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.MECANISME DE COMMANDE DU.CHANGEMENT DE MARCHE ET DE L'AVANCE POUR MOTEURS A
INJECTION DE COMBUSTIBLE.
La présente invention se rapporte à des mécanismes de chan- gement de marche pour moteurs du type à injection de combustible, tels que les moteurs Diesel, et elle se rapporte au réglage de l'injection de com- bustible, à la fois pour la marche avant et pour la marche arrière, de tel- le sorte que, dans chaque sens de marche, on puisse obtenir une avance va- riable. Le réglage de l'avance peut être effectué à la main, mais dans la forme de réalisation préférée, l'avance est commandée par.un régulateur sen- sible à la vitesse, soumis à l'influence de la vitesse du moteur, de telle, sorte que l'avance corresponde à la vitesse du moteur.
On estime que la présente invention trouve sa plus grande utilité dans des moteurs où l'injection de combustible est du type mécani- que ou direct mais elle n'est pas nécessairement limitée à ces domaines.
Dans la forme de réalisation préférée, le contrôle de la vitesse du moteur peut être effectué par le moyen connu consistant à char- ger d'une façon variable un régulateur sensible à la vitesse, qui contrôle la quantité de combustible injectée. Dans un tel cas, le contrôle du ré- glage de l'injection ou de l'avance peut être effectué par un régulateur sé- paré et distinct,'qui n'est pas soumis à une charge variable.
Dans la demande de brevet de George E. Ramstad, déposée aux Etats-Unis, le 27 février 1939, sous le ? Série 258.777, le brevet ayant été accordé, le 3 juin 1941, sous le N 2.243.883, au cessionnaire du déposant, on a décrit un mécanisme de changement de marche, appliqué à . un moteur à quatre temps.
Ce mécanisme commande non seulement le renverse- ment de marche du mécanisme de la pompe d'injection et.des soupapes d'ad- mission et d'échappement mais aussi le renversement de marche du mécanisme de démarrage à airn Les commandes sont disposées de façon telle et sont
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munies de verrouillage tels qu'un simple organe de contrôle puisse être déplacé d'une position neutre ou position d'arrêt,,dans deux sens opposés, correspondant aux sens de rotation opposés du vilebrequin du moteur. Par conséquent, il existe une gamme de mouvements vers l'avant et une gamme de mouvements vers l'arrière de l'organe de contrôle, gammes se rencontrant à la position d'arrêt. Chacune de ces gammes est diviée en trois sous-gammes.
Prises dans l'ordre, à partir de la position d'arrêt, chaque première sous- gamme est celle dans laquelle a lieu le changement de marche. La seconde sous-gamme est une gamme de démarrage à air dans laquelle le moteur est mis en marche par de l'air comprimé, contrôlé par les soupapes de mise en mar- che à air. La troisième sous-gamme est la gamme de commande d'admission de combustible,par laquelle l'alimentation en combustible est contrôlée, l'alimentation en combustible augmentant avec l'éloignement de l'organe de contrôle de la position d'arrêt.
Afin de développer pleinement les caractéristiques de la présente invention et d'indiquer ses possibilités d'adaptation à des mé- canismes de commande comportant de très nombreux organes, elle sera décri- te comme mise en oeuvre avec un mécanisme régulateur du type Ramstad. Tou- tefois,les caractéristiques nouvelles de la présente invention se rappor- tent en premier lieu à un contrôle de l'avance et seront discutées en par- tant de ce point.
La présente invention prévoit un dispositif d'injection réglable, le réglage pouvant être effectué par un régulateur ou manuelle- ment, ou bien par tout type de commande connu dans la pratique. Le méca- nisme est destiné particulièrement à des moteurs à deux temps du type à in- jection directe, parce qu'il est bien adapté pour résister aux réactions de couple produites dans de tels moteurs.
L'invention prévoit le décalage angulaire de l'arbre à ca- mes pour le combustible d'un moteur Diesel à deux temps par rapport au vi- lebrequin, de telle manière qu'une seule série de cames pour le combustible puisse servir alternativement pour la marche avant et pour la marche ar- rière.
Le réglage de la position de l'arbre à cames pour le com- bustible, par rapport au vilebrequin du moteur, est réalisé 'au moyen d'une crémaillère qui met en rotation une roue dentée, associée à un train d'en- grenages planétaires faisant partie de la commande d'entraînement à l'ar- bre à cames. Un moteur de renversement de marche déplace la crémaillère, d'une course complète, entre une position de marche avant et une position de marche arrière. La roue d'engrenage citée plus haut est en engagement avec le train planétaire de façon telle qu'elle soit en mesure de limiter le jeu. Ainsi, le mouvement de course complète du moteur de renversement pousse un des composants du train planétaire près d'une position limite, vers laquelle il est ensuite déplacé et dans laquelle il est retenu par un dispositif d'arrêt.
Il est en outre retenu par la force de réaction de l'ar- bre à cames, lorsque le moteur est en marche. Deux formes de réalisation de cette conception de l'invention sont représentées.
La liaison avec jeu fournit la gamme voulue pour le régla- ge de l'avance, réglage qui est effectué par deux cames de réaction. Lors- que le réglage doit être réalisé suivant la vitesse de rotation du moteur, les cames sont réglées par un servo-moteur, sous le contrôle d'un régulateur qui est sous l'influence de la vitesse du moteur. Dans toutes les formes de réalisation,les cames absorbent les forces développées par l'entraînement de l'arbre à cames et déchargent ainsi le moteur de renversement de l'effort d'entraînement de l'arbre à cames.
Le servo-moteur décharge simplement le régulateur, de telle
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sorte que les cames sont mises en place, avec précision, suivant les indi- cations du régulateur.
Lorsqu'un régulateur centrifuge est utilisé, et étant donné qu'un tel régulateur ne dépend pas de son sens de rotation, les cames de réaction sont indépendantes du sens de rotation du régulateur. Les cames entrent en action sélectivement, suivant le sens de rotation du moteur, mais elles sont ajustées simultanément et dans le même sens. Le contrôle de l'avance est ainsi tout à fait indépendant du sens de rotation et de- vient effectif sous l'action de l'une ou de l'autre des cames, suivant la position du moteur de renversement et du composant du train planétaire dé- pla.cé par ce fait.
Il existe un verrouillage, entre le moteur de renversement et l'arbre de manoeuvre, qui empêche le déplacement de l'arbre de manoeuvre au delà de la gamme de renversement de marche, jusqu'à ce-que le déplacement de renversement soit achevé. Aussitôt que le renversement de marche est effectué, l'opérateur est libre de placer le mécanisme de manoeuvre dans la gamme de démarrage à air.
La présente invention peut être mise en oeuvre suivant des formes spécifiquement différentes, et trois formes de réalisation seront dé- crites avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un schéma en perspective du mécanisme uti- lisé pour changer la position de l'arbre à cames, par rapport au vilebre- quin, pour la marche avant et pour la marche arrière, et du mécanisme de commande de l'avance de l'injection du combustible.
La figure 2 est un schéma en perspective du mécanisme de manoeuvre qui commande non seulement le moteur de renversement montré à la figure 1 mais aussi le mécanisme de démarrage à air et le mécanisme de char- ge du régulateur de vitesse ou d'un dispositif équivalent de contrôle de la vitesse.
Lorsque les figures 1 et 2 sont mises côte à côte, la fi- gure 1 se trouvant à la gauche, on obtient un schéma du mécanisme de manoeu- vre. D'une façon générale, la figure 1 se rapporta l'objet de la présente invention, et la figure 2 se rapporte à une adaptation du mécanisme de ma- noeuvre Ramstad combiné pour s'adapter aux principes de la présente inven- tion.
La figure 3 est une élévation en coupe, représentant la construction réelle du dispositif et indiquant la relation existant entre le régulateur centrifuge et son servo-moteur et le mécanisme de renverse- ment et de contrôle de l'avance. Le plan de la. coupe est indiqué par la ligne 3 - 3 de la figure 4.
La figure 4 est une vue en plan du mécanisme représenté à la figure 3. Des parties sont enlevées pour rendre visibles certains élé- ments.
La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figu- re 4'
La figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figu- re 4.
La figure 7 est un schéma représentant le train d'engrena- ges reliant le vilebrequin à l'engrenage annulaire faisant partie du train planétaire à l'aide duquel l'arbre à cames est entraîné.
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La figure 8 est une vue en plan quelque peu analogue à cel- le de la figure 4, représentant un arrangement modifié.
La figure 9 est une vue, en partie en coupe et en partie en élévation, représentant la structure montrée à la figure 8.
La figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 3, montrant des dispositifs actionnés manuellement pour le réglage des cames de contrôle de l'avance.
Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 7, on voit que le vilebrequin du moteur est désigné par le chiffre de référence 11, une ma- nivelle par 12, une bielle par 13 et un piston par 14. L'invention peut être appliquée à des moteurs présentant des cylindres en nombre variable et aucune illustration du moteur complet n'est nécessaire.
Sur le vilebrequin 11 est montée une roue d'engrenage 15, qui entraîne une roue folle d'engrenage 16, fixée à un pignon plus petit 17. Ce dernier est en prise avec une roue d'engrenage annulaire 18, le diamètre primitif du pignon 17 étant la moitié de celui de la roue d'en- grenage 18 (voir les figures 1, 3 et 4). La roue d'engrenage annulaire 18 tourne donc dans le même sens que le vilebrequin à la moitié de sa vites- se angulaire.
L'arbre à cames 19 est coaxial avec l'engrenage annulaire 18 et porte les cames de combustible 21 qui actionnent les pistons plon- geurs d'injection de combustible 22. Ces pistons plongeurs actionnent des pompes d'injection de combustible ou des dispositifs équivalents non repré- sentés, Ces pompes peuvent avoir toute forme désirée et l'on trouve une came, un piston plongeur et une pompe pour chaque cylindre du moteur. La postion angulaire des cames sur l'arbre à cames correspond à la position angulaire des manivelles sur l'arbre à cames suivant le principe établi.
Pour simplifier les dessins, on n'a indiqué qu'une came et qu'un piston plongeur. Puisque les cames 21 doivent fonctionner dans les deux sens de rotation, elles sont symétriques par rapport à une ligne (par exemple le diamètre de l'arbre passant par le nez de la came).
L'une des fonctions du mécanisme de renversement de marche est de modifier la position angulaire de l'arbre à cames 19 par rapport au vilebrequin 11, pour établir le réglage de base de l'injection de combus- tible, pour des sens de rotation opposés. Le réglage "marche avant" est indiqué à la figure 1. Ce changement est effectué en faisant tourner l'ar- bre 23 en alignement avec l'arbre à cames 19 d'une quantité égale.
Les extrémités voisines des arbres en alignement 19 et 23 portent des pignons solaires coniques opposés 24 et 25. La roue dentée annulaire 18 est supportée par un carter 26, monté à rotation sur l'arbre 23, et par un disque 27, tournant sur l'arbre 19. Ces éléments contien- nent les pignons solaires 24 et 25 et également une série annulaire de pi- gnons planétaires coniques 28, qui tournent sur des tourillons radiaux 29 faisant saillie du carter 26. Les pignons planétaires sont en prise avec les deux pignons solaires.
L'arbre 23-est normalement empêché de tourner de sorte que le pignon solaire 24 est fixe. Il en résulte que les pignons planétaires 28, lorsqu'ils sont mis en rotation par la roue dentée annulaire 18, font tourner le pignon solaire 25 à une vitesse double de la vitesse annulaire de la roue dentée annulaire 18, c'est-à-dire à la vitesse du vilebrequin.
Ainsi,l'arbre à cames 19 tourne à la vitesse appropriée pour un cycle à deux temps. Dans la forme de réalisation représentée, l'arbre à came et le vilebrequin tournent dans le même sens.
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Sur l'arbre 23 est fixé un bras 31, avec un sabot de con- tact oscillant 32. Le déplacement de renversement de marche de l'arbre 23 est limité par le contact du sabot 32 avec l'une ou l'autre des cames de commande d'avance 33 et 34. Celles-ci ont un contour en forme de spirale approximativement semblable et sont montées à rotation sur des tourillons 35 et 36, de façon à pouvoir être ajustées angulairement par des crémail- lères 37 et 38 sur la traverse 39,dont la construction est indiquée clai- rement à la figure 3. Les crémaillères sont en prise avec des secteurs dentés faisant partie des cames, de telle sorte que le déplacement d'une crémaillère déplace à la fois les deux cames 33 et 34, d'une longueur éga- le et dans le même sens.
La poussée due à 1'entraînement du vilebrequin fait avancer le bras 31 en direction de la came active et le réglage de la came détermine l'avance, comme il sera expliqué plus loin.
La traverse 39 est raccordée au piston 41 d'un servo-moteur comportant un cylindre 42 et est commandé par ce piston et celui-ci se dé- place selon les indications d'un régulateur 43 sensible à la vitesse, in- diqué nettement aux figures 3 et 4.
Le régulateur 43 est actionné à partir du pignon fou 16, par l'intermédiaire du pignon 44, des roues d'engrenage perpendiculaires 45 et de l'arbre 46. Le mouvement du bras 47 dépend de la vitesse du mo- teur; il s'abaisse lorsque la vitesse augmente.et, comme le montre claire- ment la figure 3, il est raccordé par un système d'articulation connu, au piston 41 et à la soupape de distribution 48. qui est un piston valve du typé à admission par l'extrémité et échappement par le milieu commandant l'admission et l'échappement du fluide sous pression hydraulique vers et des chambres de travail,aux deux extrémités du cylindre 42.
Comme on le voit ici; le piston 41 se déplace dans des positions correspondant aux di- verses positions du bras de régulateur 47 sans imposer au bras 47 l'effort de déplacer le piston 41, les crémaillères 37 et 38 et les cames 33 et 34.
Le piston 41 se déplace vers la droite (fig. 3) sous l'influence d'une aug-. mentation de la vitesse, faisant tourner les cames 33 et 34 dans le sens contraire à celui du mouvement des aiguilles d'une montre.
La came 33 commande l'avance lorsque le moteur tourne en avant (voir la fig. 1) et la came 34 commande l'avance lorsque le moteur tourne en arrière, et chaque came augmente l'avance sous l'influence d'une augmenta.tion de vitesse dans le sens de rotation correspondant. Le bras 31 est déplacé en direction de la came appropriée, par la. force de réaction développée par l'entraînement de l'arbre à cames. Puisque les cames peuvent avoir des dimensions suffisantes pour résister aux efforts et à l'usure qui en résulte, une résistance adéquate et une précision pro- longée sont a.ssurées.
Le déplacement fondamental par lequel l'arbre 23 et, par conséquent, l'arbre à cames 19 occupent la position destinée à la marche avant ou à la marche arrière est réalisé par la rotation d'un pignon 51 qui est monté à rotation sur l'arbre 23, et qui est relié par un accouple- ment denté avec jeu 52, au moyeu du bras 31. Le jeu est suffisant ou un peu plus que suffisant pour permettre le réglage de l'avance, et la rota- tion angulaire du pignon 51 est insuffisante d'approximativement la mesure du jeu de l'accouplement denté 52, pour faire tourner l'arbre 23 de la va- leur de sa rotation complète.
Le pivotement complet de l'arbre 23 pour amener le sabot 32 en contact avec l'une ou l'autre des cames 33 et 34 dans leur position d'avance minimum est assuré par la came 53 placée sur l'arbre 23 et le pis- ton plongeur à ressort 54, qui coopère avec la came 53 et qui sert de ver- rouillage indirect ou de dispositif de déviation dans la gamme finale de
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mouvements de l'arbre 23, pour chaque sens (figure 6). Près de chaque li- mite de mouvement de l'arbre 23, le dispositif de déviation devient effi- cace et fait avancer l'arbre 23 pour appliquer le sabot 32 contre les cames de commande d'avance 33 et 34. 'Ceci rend le jeu en 52 utilisable pour les réglages de l'avance. Le piston plongeur 54 est enfermé dans un carter 50.
Le pignon 51 tourne selon la gamme citée plus haut, à l'ai- de d'une crémaillère à mouvement alternatif (figures 1, 4 et 5). Comme l'in- dique la figure 5, un piston plongeur 56, sous l'influence d'un ressort, coopère avec l'une ou l'autre des deux encoches de détente 57 sur l'arriè- re de la crémaillère et sert de détente indirecte pour maintenir la cré- maillère dans chaque position terminale. La structure de guidage 60 de la crémaillère est représentée clairement à la figure 5 et ne doit pas être décrite en détail.
Deux cylindres alignés 58 et 59, à double action, contien- nent des pistons 61 et 62, raccordés, par une tige de piston 63, à l'ex- trémité supérieure de la crémaillère 55. Le cylindre 58 est un cylindre moteur et le cylindre 59 est, comme il est normal, un cylindre de contrôle rempli d'huile. Lorsque la valve à quatre voies 64 et le robinet 65 occu- pent la position normale, comme le montre la figure 1, la soupape à aiguil- le 66 contrôle la mesure du déplacement en réglant l'écoulement de l'huile.
La fermeture du robinet 65 et la mise dans la position appropriée de la valve 64 raccordent la pompe à huile à commande manuelle 67, pour faire monter ou faire descendre à volonté les pistons 62, en réglant l'avance ou en procédant à d'autres réglages, lorsque le moteur est arrêté. Le rac- cordement 68 est en liaison avec le système de lubrification sous pression du moteur et sert à garder le cylindre 59 sous pression d'huile dans les conditions de marche.
Le mécanisme de renversement de marche et de réglage de l'avance décrit plus haut renferme les caractéristiques principales de la présente invention. Des caractéristiques accessoires se rapportant à l'adap- tation de ce mécanisme de renversement de marche à un mécanisme de manoeu- vre Ramstad seront maintenant décrites.
L'arbre 71 est l'arbre de manoeuvre et dans la forme de réalisation représentée, il tourne de 270 environ, entre ses positions de marche avant, en pleine vitesse, et de marche arrière, en pleine vitesse.
A la figure 2, l'arbre 71 occupe sa position neutre ou position d'arrêt, qui se trouve à mi-chemin entre les deux positions qui viennent d'être ci- tées. L'arbre 71 tourne par l'intermédiaire du pignon 72 et le secteur denté 73, à l'aide d'un levier 74 fixé sur l'arbre 75, qui porte également le secteur 73.
L'arbre de manoeuvre 71 porte trois mécanismes qui entrent en action au cours de trois sous-gammes successives qui, ensemble, consti- tuent la gamme de mouvement totale dans chaque sens de rotation à partir de la position neutre représentée.
Le premier des trois mécanismes portés par l'arbre 71 est le manchon 76, qui est claveté sur l'arbre 71 de sorte qu'il tourne avec l'arbre et qu'il peut être déplace axialement, par rapport à cet arbre; le déplacement axial est limité par un verrouillage qui empêche le déplacement au delà de la sous-gamme de sens opposé jusqu'à ce que le mouvement du mé- canisme de renversement de marche ait réellement eu lieu.
Le manchon 76 porte des cames qui commandent sélectivement des soupapes d'admission et d'échappement aux extrémités opposées du cylin- dre 58. Un raccord 77 aboutit à l'extrémité supérieure du cylindre 58 et contient une soupape de contrôle à orifices 78, qui empêche l'écoulement en
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direction du cylindre mais qui s'ouvre pour permettre l'écoulement en pro- venance du cylindre. Le raccord 79 conduit vers l'extrémité inférieure du cylindre et contient une soupape de réglage analogue 81,.remplissant un rô- le analogue.
Le raccord 77 aboutit à un carter de soupape "marche avant" 82 et le raccord 79 aboutit à un carter de soupape "marche arrière" 83.
Les mécanismes dans les carters 82 et 83 sont identiques et la description du mécanisme contenu dans le carter 82 sera suffisante. Au sommet du car- ter se trouve une chambre d'alimentation 84, dans laquelle aboutit la con- duite d'air comprimé 85. La pression de l'air comprimé et le ressort hé- licoïdal de compression 86 font descendre la soupape d'admission 87, en for- me de champignon, de telle sorte que la, conduite 77 qui aboutit ä la chambre située au-dessous de la soupape en forme de champignon 87 n'est plus alimen- tée.
Cette chambre est, à ce moment, en communication avec l'atmosphère, par l'intermédiaire de l'axe-guide de la soupape 87, vers la chambre d'échap- pement 88. Lorsque la tige 89 est levée, la conduite d'échappement est fer- mée par une tête de soupape 90 de l'extrémité inférieure de l'axe-guide et la conduite d'alimentation 85 est raccordée à la conduite 77 de sorte que le piston est poussé vers le bas, dans la position "marche avant" comme le montre la figure 1. La tige 91, associée au carter 83, joue.le même rôle que la tige 89, c'est-à-dire que, lorsque la. tige 91 est levée, la condui- te 79 est coupée de l'atmosphère et est raccordée à la conduite d'alimen- tation 85, de-telle sorte que le piston 61 soit poussé complètement vers le haut, vers la position "marche arrière".
On constatera que, dans la position'neutre représentée à la figure 1, les deux extrémités du cylindre 58 sont en contact avec l'at- mosphère, de sorte que le piston 61 et la crémaillère 55 y raccordée sont alors simplement retenus par le piston plongeur de détente 56 (voir la fig. 5). Cela peut se faire étant donné qu'aucun effort de travail n'est transmis à la crémaillère 55 par la marche du moteur.
Lorsque les éléments occupent la position représentée aux figures 1 et 2, la came de marche arrière 92 sur le manchon 76 est en po- sition pour soulever la tige 91, si l'arbre 71 est tourné dans le sens mar- che arrière, c'est-à-dire dans le sens contraire à celui du mouvement des aiguilles d'une montre, comme on le voit à la fig. 2. La rotation de l'ar- bre dans le sens opposé à celui du mouvement des aiguilles d'une montre fait lever la. tige jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec l'épaulement de verrouillage 93 sur la. came. Celui-ci limite la rotation de l'arbre de manoeuvre 71 dans le sens opposé à celui du mouvement des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le manchon 76 soit déplacé axialement en s'écartant de l'observateur, comme on le voit à la figure 2.
Ce déplacement a lieu lorsque le mouvement ascendant du piston 61 et de la crémaillère 55 est achevé. Pour effectuer le déplace- ment, la crémaillère porte un prolongement 94 dont l'extrémité inférieure porte une came en biais 95 et dont l'extrémité supérieure porte une came en biais 96. Aux limites du mouvement de la crémaillère, ces cames dépla- cent un rouleau 97, porté par le bras 98, le bras étant supporté à pivote- ment par l'arbre 99. Une détente 100 retient indirectement le bras 98 dans chaque position limite.
Le bras 98 est relié, par l'intermédiaire de la biellette 101, du bras 102, de l'arbre pivotant 103, du bras 104, de la biellette 105 et du bras 106, à l'étrier pivotant 107, qui est fixé à un manchon 108 tour- nant sur le manchon claveté 76.
Si l'on se rappelle que le soulèvement de la tige 91 provo-
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que le soulèvement de la crémaillère 55, on observera que la came 95 dé- place le rouleau 97 et, par l'intermédiaire de la liaison décrite, écarte le manchon 76 de l'observateur, de telle sorte que l'épaulement 93 passe à côté de la. tige 91 au moment précis ou la crémaillère 91 atteint la limite supérieure de son mouvement. Ceci libère l'arbre de manoeuvre 71, de sor- te qu'il puisse être avancé dans la gamme de démarrage à air. Il ne peut pas être déplacé dans cette gamme,¯avant que la crémaillère ait achevé son déplacement de renversement de marche.
Le déplacement axial met en place une seconde came 109, avec un épaulement de verrouillage 111, destinée à actionner la tige 89, lorsque l'arbre 71 est tourné dans le sens dù mouvement des aiguilles d'une montre. Lorsque la came 109 occupe la position active, le même pro- cessus de verrouillage a lieu pour celle-ci mais dans le sens opposé.
Ainsi, le premier effet du déplacement axial de l'arbre 71 de la position d'arrêt ou neutre dans l'un ou l'autre sens sera de produire un mouvement de renversement complet de la crémaillère 55, à moins que la crémaillère ne soit déjà dans la position convenable pour le sens de déplacement choi- si. Si tel est le cas, le déplacement dans la gamme de démarrage à air n'est plus empêché.
On doit observer que la partie de l'arbre 103 indiquée à la figure 1 n'est pas en alignement avec la partie de l'arbre 103 repré- sentée à la figure 2, bien qu'elles soient des parties d'un seul arbre. Il était nécessaire de les décaler pour disposer les figures dans l'espace disponible et employer une échelle satisfaisante.
Dans la seconde sous-gamme ou sous-gamme du démarrage à air, le mécanisme de démarrage à air entre en action et est mis en marche par le mécanisme à came pivotante porté par l'étrier 112 sur l'arbre 71.
Pour comprendre le fonctionnement de ce mécanisme, il est nécessaire de décrire un mécanisme de démarrage à air qui soit connu dans cette technique mais qui soit l'un de ceux qui peuvent avantageusement s'adapter à ce mécanisme de manoeuvre. L'enveloppe 113 est le carter d'un type connu de dispositif à soupape d'admission d'air, monté dans la tête du cylindre du moteur. La soupape en forme de champignon 114 est la sou- pape d'admission d'air proprement dite et elle est poussée dans la posi- tion de fermeture par un ressort hélicoidal 115. La chambre d'admission d'air 116 est pratiquée dans le carter 115, entre la soupape en forme de champignon 114 et un piston 117, de surface approximativement égale, monté dans la tige de soupape. Par conséquent, la pression d'air dans la chambre 116 n'exerce aucun déplacement d'ouverture sur la soupape 114.
La soupape 114 est ouverte lorsque et uniquement lorsque de l'air comprimé est admis, par la conduite 118, dans l'espace situé au-dessus du piston 119, raccor- dé à l'extrémité à l'extrémité supérieure de la tige de soupape.
Pour faire fonctionner de telles soupapes, de l'air est ad- mis, aux moments voulus, à travers la conduite 118, grâce à un mécanisme de soupapes auxiliaires. Le carter pour une soupape auxiliaire est désigné par le chiffre de'référence 121. Il est toutefois bien entendu qu'il exis- te une soupape auxiliaire 121 et une soupape de démarrage à air 113 associée, pour chaque cylindre auquel le démarrage à air est appliqué. Ce peut être chaque cylindre du moteur ou seulement suffisamment de cylindres pour assu- rer le démarrage. Les deux agencements sont connus dans la technique.
Le manchon à cames 122 de démarrage à air est claveté sur un arbre 123, entraîné au moyen de tout dispositif approprié, à la vitesse du vilebrequin. Pour chaque soupape auxiliaire de démarrage 121, le man- chon porte deux cames, une came "marche avant" 124 et une came "marche ar- rière" 125. Celles-ci agissent sélectivement sur la soupape auxiliaire
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d'air suivant la position du manchon 122. Le manchon 122 est dépla.cé entre les positions avant et arrière, par le mouvement basculant de l'arbre-103, déjà décrit ; la liaison est constituée par un bras 126 sur l'arbre 103, une biellette 127 et un levier coudé 128, qui porte un ergot destiné à déplacer le manchon 122. La construction est familière et est représentée avec suf- fisamment de clarté à la figure 2.
La tige de la soupape auxiliaire 129 dans le carter 121 porte un piston tiroir 131, qui, dans sa position supérieure, relie la con- duite 118 à l'orifice d'échappement 132 et qui, dans sa position inférieure, coupe ce raccordement et établit la communication entre la conduite d'ali- mentation 133 et la conduite 118. La surface supérieure du piston tiroir 131 est soumise à la pression de la conduite d'alimentation 133 de telle sorte que, lorsque de l'air comprimé est admis dans la. conduite d'alimenta- tion 133, la tige 129 descende pour coopérer avec la came 124 ou 125, à l'en- contre de la résistance du ressort hélicoïdal de compression 130, qui, nor- malement,retire la tige de soupape 129 du trajet de la came.
Ceci est un moyen connu pour détacher les soupapes auxiliaires d'air des cames, afin de permettre le déplacement axial de celles-ci pendant le renversement de mar- che. Puisque le déplacement du manchon 122 doit avoir lieu avant que tout démarrage à air ne soit possible, une garantie adéquate est obtenue.
La conduite d'alimentation 133 ne communique pas seulement avec le carter 121 mais également avec la chambre d'alimentation 116 de la soupape de démarrage 113, et l'action de l'arbre de manoeuvre 71 dans la sous-gamme de démarrage à air consiste à couper l'ouverture, normalement ou- verte, de la conduite 133 et à admettre l'air de démarrage dans cette condui- te, pour mettre en marche les soupapes auxiliaires et les soupapes de dé- marrage.
L'air de manoeuvre est admis, par la. conduite 134, dans le carter de soupape à air principal 135. Un clapet de retenue 136 peut être ouvert et fermé par un volant à main 137 et, lorsqu'il est ouvert, il rac- corde la conduite 134 à la conduite 85 et à la chambre à soupapes 138, et à la conduite d'embranchement 139. La. conduite 133 est raccordée à une chambre 141, qui est séparée d'une chambre 138 par une soupape 142, en for- me de champignon, s'ouvrant vers le dessous.
La soupape 142 en forme de champignon est raccordée à un piston 143, plus grand que la soupape 142 et soumis, à sa surface supérieure, à la pression régnant dans la chambre 138, de sorte que la pression dans la chambre 138 développe une ouverture en biais sur la soupape 1420 Ceci est contrecarré par un ressort hélicoïdal- de compression 144, dont l'action est dirigée vers le haut, et par la pres- sion de réserve admise dans l'espace situé au-dessous du piston 143, par l'intermédiaire de la conduite 145.
Lorsque la soupape 142 est fermée, une soupape 146 met la chambre 141 et la conduite 133 en communication avec l'atmosphère. Le mou- vement d'ouverture de la. soupape 142 entraîne la fermeture de la soupape 146. Par conséquent, le mouvement du piston 143 vers le haut libère l'ori- fice d'admission de la conduite 133 et son mouvement vers le bas provoque l'admission d'air comprimé en provenance de la conduite 133. Ce mouvement est produit par l'admission et l'échappement d'air comprimé vers et de l'embranchement 145. Cette fonction est exécutée par le mécanisme à came pivotante porté par l'étrier 112 et servant à actionner la tige de soupape 147 d'une soupape auxiliaire située dans le carter 148.
Après que la. tige 91 a quitté l'épaulement de verrouillage 93 (ou après que la came 89 a quitté l'épaulement de verrouillage 111), une rotation supplémentaire de l'arbre 71 provoque le soulèvement de la tige 147 par le bloc came 149 (ou le bloc came 151) porté par l'étrier 112. Ce-
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ci a pour effet de soulever la soupape en forme de champignon 152, à dou- ble siège,de telle sorte qu'elle vienne s'appuyer sur son siège supérieur plutôt que sur son siège inférieur, cette dernière position étant la posi- tion normale. Il en résulte que la conduite d'alimentation 139 est coupée de la conduite 145 et que celle-ci est mise en communication avec l'atmos- phère.
Par conséquent, le piston 143 se déplace vers le bas et l'air de démarrage est admis dans la conduite 133. Ceci met en fonction= neùent le mécanisme de la soupape de démarrage, pour faire démarrer le mo- teur dans le sens déterminé par la position du manchon 122. Si l'arbre 71 est tourné au delà de sous-gamme de démarrage à air, dans l'un ou l'autre sens, la tige 147 est libérée et peut retomber parce que la came 149, ou 151 suivant le cas, passe au delà de la tige. Il n'est pas désirable de soulever la tige 147 lors du mouvement de retour de l'arbre 71 à sa posi- tion centrale ou neutre. Par conséquent, les blocs cames 149 et 151 peu- vent glisser suivant des trajectoires parallèles à l'axe de l'arbre 71 et ont respectivement des surfaces obliques 153 et 154.
Lors du mouvement de retour, la surface oblique de la came qui était en action vient en contact avec le côté de la tige 147, qui déplace la came sans aucun effet de levage sur la tige 147. Aussitôt que la came a passé la tige 147, elle retourne à sa position normale sous l'effet d'un nez de came fixe 150, coopérant avec l'extrémité du bloc came déplacé.
Le troisième dispositif de commande porté par l'arbre de manoeuvre 71 est la came de commande d'alimentation en combustible 155.
Cette came coopère avec un rouleau suiveur 156 sur la tige 157. La tige 157 pourrait commander l'admission de combustible au moteur de toute fa- çon connue. Dans la forme de réalisation représentée, la fente 158 de la came est celle qui est utilisée pour la commande d'un dispositif de charge qui modifie l'action d'un régulateur centrifuge. Le régulateur commande l'admission de combustible. Le mouvement qui a lieu. près de la position neutre de l'arbre 71 se rapporte à certaines fonctions particulières à la construction du régulateur et ne doit pas être décrit ici.
L'important est qu'après que l'arbre 71 a tourné dans l'un ou l'autre sens, au delà de la gamme de démarrage à air, et, de là, dans la gamme de commande d'admission de combustible, la came 155 entraîne la tige 157 vers le bas et commande le régulateur, afin de provoquer une vitesse augmentant progressivement.
De cette manière, un seul arbre de manoeuvre 71 commande le réglage du mécanisme de renversement dans des gammes proches de la po- sition neutre ou d'arrêt, commande la mise en marche du mécanisme de dé- marrage à air, après un autre déplacement angulaire .et, après un autre dé- placement encore, commande progressivement l'alimentation en combustible.
Forme de réalisation en variante.
Une autre forme de réalisation,destinée à éviter l'emploi de l'accouplement denté avec jeu 52, est représentée aux figures 8 et 9.
Dans ces figures, des parties qui sont pratiquement identiques à des parties vues aux figures 1 à 7 inclusivement, sont désignées par les mêmes chiffres de référence suivis de la lettre a.
La différence réside dans la liaison de fonctionnement en- tre la crémaillère 55a et l'arbre 23a. La crémaillère 55a est en prise avec un pignon 161, d'un diamètre tel que la course complète de la crémaillère fasse tourner le pignon d'au moins 1800. Le pignon 161 est fixé sur un ar- bre 162, auquel est fixé le bras de manivelle 163. Le bras de manivelle 163 est relié, par l'intermédiaire d'une bielle élastique 164, à une manivelle
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165, fixée sur l'arbre 23a. La bielle est reliée, par l'intermédiaire d'un tourillon 166, à la manivelle 163 et, par l'intermédiaîre d'un tourillon 167, à la. manivelle 165.
La liberté de mouvement du tourillon 166 dépasse quel- que peu la liberté de mouvement maximum du tourillon 167 et la bielle 164 est prévue de façon telle qu'elle se donne à la fois à la tension et à la compression. Ainsi, le déplacement de la crémaillère 55a vers sa. position supérieure fait tourner l'arbre 23a, de façon élastique, dans le sens op- posé à celui du mouvement des aiguilles d'une montre, tandis que le dépla- cement de la crémaillère vers sa position inférieure maintient l'arbre élas- tiquement à la limite extrême de son mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre. L'action élastique permet le réglage par les cames 33a et 34a.
L'élasticité est produite par un ressort hélicoïdal de com- pression 168, qui est comprimé entre les deux collets 169 et 171. Ces col- lets sont retenus entre des épaulements sur la tige intérieure 172, qui est reliée au tourillon 167, et entre des épaulements à l'intérieur du man- chon 164, qui est relié au tourillon 166. Un examen de la figure 9 fera apparaître que le ressort 168 sera soumis à la compression sous des efforts tendant à allonger et sous des efforts tendant à raccourcir la bielle 164.
La seule fonction de la bielle élastique est de déplacer l'arbre 23, pour établir les conditions de base pour le renversement de marche, parce qu'aus- sitôt que le moteur se met en marche dans l'un ou l'autre sens, la réaction de l'arbre à cames applique le bras 31a contre la came de commande d'avance appropriée, 33a ou 34a suivant le cas.
Modification permettant la commande manuelle.
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A la figure 10, on indique une forme de réglage de l'avance non commandée par un régulateur. Cette forme de réalisation particulière représente une commande manuelle comme dispositif de manoeuvre typique des cames dans le même 3ens, afin de régler l'avance.
Des parties des cames de réglage de l'avance sont indiquées en 33b et 34b. Les éléments de crémaillère qui agissent ensemble sont dé- signés par 37b et 38b et sont montés sur une tige 39b, qui est forée et fi- letée intérieurement à son extrémité de gauche. La tige 39b présente une bride 181 à son extrémité de gauchecomme on l'a indiqué, et des écrous 182, vissés sur l'extrémité de droite, assemblent les différentes parties.
Les crémaillères sont guidées exactement de la manière indiquée à la figure 3 et ce détail ne doit donc pas être étudié.
Un arbre 183, ayant le même axe que la tige 39b, est monté à pivotement dans le support 184,. fixé sur une partie du bâti du moteur, et une partie 185 de l'arbre 183 est filetée et vissée dans l'extrémité forée de la tige 39b. L'arbre 183 est mis en rotation à l'aide de la manivelle 186 et chaque tour de la manivelle déplace la tige 39b d'une longueur égale au pas linéaire des filets 185.
Une poignée 187 est montée sur la manivelle 186 et porte un ergot 188. En abaissant la poignée 187 à partir de la position représen- tée, l'ergot 188 pénètre dans une fourche 189, montée sur le support 184 et empêche ainsi la rotation de l'arbre 183. La poignée 187 est représen- tée dans sa position active, lorsqu'elle n'est pas verrouillée. Elle est maintenue, au choix, dans sa position active ou dans sa position de ver- rouillage, grâce à une détente indirecte comprenant le piston plongeur 191 sous l'influence d'un ressort.
La construction représentée à la figure 10 montre un dispo- sitif simple permettant de régler manuellement l'avance dans un moteur ré- versible, les réglages étant effectués simultanément et au même degré pour
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les deux sens de marche.
Le mécanisme représenté à la figure 10 permet l'adaptation de l'avance aux caractéristiques de combustion de différentes huiles com- bustibles. Bien qu'ici on ait proposé la commande manuelle, le dispositif peut être adapté à toute commande connue, se faisant au moyen de tout dis- positif connu, qu'il soit strictement indépendant et manuel comme indiqué ou qu'il soit sous l'influence d'un élément de commande-quelconque du mo- teur.
Considérations générales.
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Le piston plongeur 22 vu à la figure 1 est destiné à ac- tionner la pompe d'injection de combustible et, étant donné qu'une telle pompe est un appareil standard dans le commerce courant, on pense qu'il n'est pas nécessaire de représenter en détail une pompe à combustible.
Pour éviter tout malentendu possible, il est établi qu'il faut une telle pompe pour chaque cylindre du moteur et que le contrôle de la vitesse du moteur exige l'emploi du type connu de pompe dans lequel la quantité de combustible injectée par cycle peut être modifiée par le ré- glage d'un élément de commande.
Il peut être proposé que l'élément de commande de la pompe qui règle la quantité de combustible par cycle soit directement relié à l'élément 157, de manière à être directement actionné par ce dernier. Il est toutefois préférable que l'élément de commande de la pompe soit action- né par un régulateur sous l'influence de la vitesse du moteur et complète- ment séparé du régulateur 43, représenté à la figure 3. Le fonctionnement des deux régulateurs serait coordonné dans la mesure dans laquelle ils sont sous l'influence des mêmes vitesses du moteur. Le régulateur qui actionne l'élément de commande de la pompe serait toutefois muni d'un mécanisme de charge de forme connue et ce mécanisme de charge serait raccordé à l'élément 157 pour modifier l'effet du régulateur sur l'effet de commande de la pom- pe.
Tout ce système est connu dans la technique du moteur Diesel et, dans le but d'éviter des complications superflues, le régulateur chargé n'est pas représenté. En premier lieu, l'emploi d'un tel régulateur n'est pas essentiel et, en second lieu, son emploi n'est pas brevetable.
Ainsi, dans la présente application, l'élément 157 est con- sidéré, par rapport à l'ensemble, comme un dispositif de réglage de la vi- tesse du moteur, parce qu'il peut effectuer ce réglage grâce à un raccor- dement direct au régulateur de la pompe ou grâce à un raccordement indirect à celle-ci, par l'intermédiaire d'un régulateur à charge variable ou de toute autre manière connue.
Les résultats sont les mêmes, sauf en ce qu'au cas où un régulateur à charge variable est utilisé, le moteur peut tourner à une vitesse sensiblement uniforme, quelles que soient les variations de charge, ce qui est préférable dans de nombreux domaines, par exemple dans les moteurs marinso
Dans la forme de réalisation préférée, représentée aux fi- gures 1 à 7, il n'est pas désirable de faire régler l'admission de combus- tible par le régulateur de vitesse 43, parce que cela entraînerait une char- ge variable et une telle charge variable influencerait de façon indésira- ble le réglage de l'avance.
Dans cette forme de réalisation, l'avance de- vrait varier directement suivant la vitesse du moteur et ce résultat ne se- rait pas atteint, ou du moins ne serait pas atteint dans une mesure suffi- sante, en cas de chargement variable du régulateur.
Ainsi, au cas où un régulateur d'alimentation en aombusti-
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ble est utilisé, celui-ci est distinct du régulateur 43 représenté.
En outre, bien qu'il soit préférable de renverser le fonc- tionnement des soupapes auxiliaires d'air grâce au raccordement à l'arbre pivotant 103, le sens de marche pourrait être renversé par tout élément qui se déplace pour effectuer l'action de renversement de marche. L'agen- cement représenté est donné à titre de suggestion uniquement.
Bien que plusieurs formes de réalisation de l'idée de la présente invention aient été décrites en détail, il est bien entendu qu'el- les sont données uniquement à titre d'exemple et non dans un sens limita- tif. Le cadre de la présente invention est simplement défini par les re- vendications et des modifications apportées dans le cadre de ces revendi- cations sont possibles et envisagées.
REVENDICATIONS.
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1. Moteur réversible comportant un vilebrequin, un arbre à cames destiné au réglage des phénomènes au cours du cycle, un train de transmission entre lesdits vilebrequin et arbre, comprenant un élément pou- vant être déplacé, dont le déplacement modifie la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre, un dispositif de renversement destiné à dépla- cer ledit élément suivant une gamme de positions effectuant le renverse- ment du sens de marché du moteur, et un dispositif de réglage complètement indépendant dudit dispositif de renversement et servant à déplacer ledit élément dans des gammes limitées de positions de réglage, lorsque cet élé- ment occupe l'une ou l'autre des deux positions de marche préparées par le dispositif de renversement.