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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES DE LIAISON MECANIQUES.
La présente invention concerne les systèmes de liaison mécaniques du type de ceux que l'on fait travailler de façon intermittente, par exemple les commandes de soupapes ou distribution des moteurs à combustion interne soupapes à ressort.
Il est essentiel de tenir compte de l'usure d'une telle liaison lorsque cette usure entratne une contrainte permanente dans la liaison.
Par exemple, lorsque la tête et le siège d'une soupape d'un moteur à com- bustion interne s'usent, la soupape descend dans son siège. De même, lorsqu'un moteur à combustion interne chauffe, le cylindre se dilate et la queue de chaque soupape s'allonge. S'il n'est pas prévu initialement de jeu dans le système de liaison assurant la commande, il peut se faire que, si l'usure se poursuit et si, également, la température du moteur varie, le système de commande de chaque soupape devienne soumis continuellement à une contrainte et que la soupape soit en permanence écartée de son siège, ou bien que le jeu devienne plus important.
La présente invention vise à fournir des moyens de compensation des changements de dimensions des éléments constitutifs d'un système de liaison, tout en éliminant complètement tout jeu entre les éléments constitutifs du dit système de liaison.
L'invention prévoit, dans un système de liaison mécanique qui travaille de manière intermittente, la création artificielle d'un jeu entre des éléments du système de liaison pendant chacune des périodes de non fonctionnement, le jeu étant annulé avant la fin de chaque période de non fonc- tionnement .
Dans un mode de réalisation de l'invention, dans lequel une soupape à ressort est commandée par un poussoir recevant un mouvement alternatif d'une came,une extrémité du poussoir porte contre une face d'un élément en forme de coin dont l'autre face est en liaison avec la soupape de
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façon à pouvoir l'entraîner, et il est prévu des moyens pour provoquer le retrait de l'élément en coin et sa remise en place pendant la période où le poussoir n'est pas actionné..
D'une manière avantageuse, le coin peut être agencé pour recevoir son mouvement alternatif de la came même qui commande la soupape ou d'une autre came. Par exemple le coin peut être articulé sur une tringle ou bielle de poussée dont une partie à la forme d'un galet de came et qui est rappelée élastiquement vers la came.
Dans la réalisation qui vient d'être décrite, lorsque la came de commande de la soupape tourne, le mouvement alternatif du poussoir est communiqué à la soupape par l'intermédiaire de l'élément en coin et la soupape se lève et s'abaisse. Lorsque la came continue à tourner, l'élément en coin est retiré, ce qui provoque un jeu artificiel entre la came et la soupape, en supprimant toutes les contraintes dans le système de liaison et en permettant à la soupape de prendre une position convenable sur son siège. Quand l'élément en coin revient en place, il ne pénètre dans 1' espace formant jeu que de la quantité juste suffisante pour annuler ce jeu tout en maintenant la soupape convenablement en place sur son siège.
La compensation de l'usure et des changements de dimensions dus aux variations de température est ainsi continuellement assurée par l'élément en coin qui ne se déplace toujours dans l'espace créé par le jeu que d'une quantité juste suffisante pour rattraper ce jeu.
Dans une autre forme de système de liaison comportant une soupape à ressort commandée par culbuteur coopérant avec une came, le culbuteur est articulé sur une bague, ou coussinet, montée d'une manière excentrique sur un arbre fixe et qu'un ressort tend à faire tourner dans un sens tel qu'elle entratne le culbuteur vers la soupape et la came, et il est prévu des moyens pour faire tourner la bague à l'encontre du ressort pendant une fraction du temps pendant lequel le culbuteur ne serait pas normalement entraîné. Chaque bague peut être entraînée en rotation pendant cette période de non fonctionnement du mécanisme de commande de soupape auquel elle est associée, par un organe de butée dont est muni un ensemble-soupape voisin. Cette butée peut être prévue sur le culbuteur ou sur la baguecoussinet de l'ensemble-soupape voisin.
Dans une autre réalisation, le mouvement de rotation de chaque bague pendant la période de non fonctionnement de son ensemble-soupape associé peut provenir d'une came ou d'un ex- centrique distinct de la came qui commande la soupape associée.
Dans la réalisation comportant un basculeur rotatif autour d'un coussinet monté de manière excentrique, les surfaces de contact doivent être telles que le coefficient de frottement entre le culbuteur et la bague soit supérieur à celui existant entre la bague et l'arbre. Pour obtenir ce résultat, le tourillonnement du culbuteur sur la bague peut être assuré par un palier lisse ordinaire et celui de la bague sur l'arbre par un palier du type anti-friction quelconque. Dans une autre réalisation, les deux paliers sont des paliers lisses ordinaires et le culbuteur est fondu radialement du côté de son pivot le plus éloigné de sa soupape et de sa queue de soupape.
Dans une autre variante de réalisation, la surface intérieure de contact du culbuteur peut être détalonnée sur au moins une partie pour concentrer la charge d'appui sur une partie déterminée de la surface de la bague et augmenter ainsi le couple de frottement sur cette bague.
Il peut être avantageux de faire en sorte que l'ensemble de la soupape d'admission de chaque cylindre d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres assure le mouvement de rotation, à l'encontre de son ressort, de la bague de l'ensemble de la soupape d'échappement du même cylindre et vice versa.
Dans une autre réalisation, le système de liaison comporte deux éléments de liaison principaux à déplacement axial et, interposé entre les dits éléments de liaison, un élément de rattrapage de jeu présentant deux
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faces courbes dont les centres de courbure ne coïncident pas, des moyens pour déplacer l'organe de rattrapage de jeu, pendant la période où la li- aison n'intervient pas, et l'amener dans une position de dégagement ou de jeu dans laquelle sa dimension, comptée de face à face le long d'une ligne coïncidant avec l'axe de l'un au choix des éléments de liaison principaux, a une valeur minimum, et des moyens pour provoquer le basculement du dit élément de rattrapage de jeu à partir de sa position de dégagement ou de jeu.
L'élément de rattrapage de jeu peut avoir la forme d'un sphé-' roide aplati ou d'un prisme elliptique, ou avoir la section ou la forme d'un ménisque divergent.
Dans une forme de réalisation de l'invention dans laquelle une soupape à ressort est commandée par une came agissant par l'intermédiaire d'un poussoir et d'une tige de poussoir constituant les éléments de liaison principaux à déplacement axial, la came comporte, en plus du bossage de commande de la soupape, un bossage auxiliaire, il est prévu des moyens susceptibles de coopérer avec le bossage auxiliaire et agencés de manière à amener l'élément de rattrapage de jeu à sa position de dégagement ou de jeu et des moyens de rappel élastiques provoquant le basculement du dit élément de rattrapage de jeu à partir de la dite position de jeu.
Le poussoir peut comporter une partie en forme de siège agencé de manière à recevoir l'une des faces courbes de l'élément de rattrapage de jeu, et la tige de poussoir peut comporter une partie en forme de siège correspondante pour recevoir l'autre face courbe de l'élément de rattrapage de jeu.
L'élément de rattrapage de jeu peut comporter une partie en forme d'ailette dans un plan orthogonal à l'axe du poussoir, quand le dit élément est dans la position dite de jeu, et un collet oblique peut être fixé à la tige de poussoir, un ressort étant disposé de manière à entourer l'extrémité de la dite tige de poussoir, une extrémité du ressort portant contre le collet oblique et l'autre extrémité portant contre une face de l'ailette.
Il peut être prévu une douille ou manchon entourant le poussoir une extrémité du dit manchon pouvant venir en contact avec le bossage auxiliaire de la came et l'autre extrémité pouvant venir en contact avec l'autre face de l'ailette.
Le collet sur la tige de poussoir peut être constitué par une bride formée sur un organe formant coiffe ou chapeau s'adaptant sur l'extrémité adjacente de la tige de poussoir, l'extrémité de l'organe formant chapeau la plus éloignée du collet comportant le siège qui vient en contact de l'élément de rattrapage de jeu.
Il est prévu, de préférence, un jeu diamétral entre le chapeau et la tige de poussoir de manière à rendre possible un certain degré de mouvement latéral du dit chapeau relativement à la tige de poussoir.
L'élément de rattrapage de jeu, lorsqu'il a la forme d'un sphéroide aplati, peut, éventuellement, être constitué de deux parties, chacune d'elles étant un segment de sphère comportant, ou non, un petit élément de tige et l'ailette peut avoir la forme d'une rondelle, l'élément de rattrapage de jeu étant monté en appliquant les deux segments sur les faces opposées de la rondelle de telle sorte que les deux portions de tige pénètrent dans le trou de la rondelle par les côtés opposés, les trois éléments étant ensuite fixés les uns aux autres.
A titre d'exemple nullement limitatif, on a représenté au dessin annexé un certain nombre de réalisations de l'invention.
Dans ce dessin :
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La Fig. 1 est une vue schématique d'une commande de soupape comportant un élément en forme de coin;
La Fig. 2 représente une application particulière de l'invention aux soupapes d'admission et d'échappement à culbuteur d'un cylindre de moteur à combustion interne;
La Fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la Fig.
2;
Les Figs. 4, 5 et 6 illustrent d'autres manières d'agencer les soupapes représentées aux figs. 2 et 3;
La Fige 7 est une variante de la réalisation représentée à la Fig. 2 ;
Les Figs. o et 9 sont des coupes selon les lignes 8-@ et 9-9 respectivement de la Fig. 7,ces figures représentant deux variantes de réalisation;
Les Figs. 10 et 11 représentent en coupe verticale deux réalisations dans lesquelles chaque soupape a son propre système de liaison,
La Fig. 12 est une vue en coupe selon la ligne 12-12 des Figs.
10 et 11 et
La Fig. 13 représente le système de liaison de la Fig. 11 mais dans la position de rattrapage de jeu.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 1, la came 1 est agencée de manière à porter contre le poussoir 2 qui peut venir en contact de l'une des faces d'un organe en forme de coin 3, dont la face opposée peut venir en contact avec une extrémité de la queue d'une soupape 4 ou avec un prolongement de cette queue de soupape 4. L'organe formant coin 3 est articulé sur une tige de poussée 5 elle-même articulée en 6 sur un support fixe et dont une partie a la forme d'un galet 7 pouvant venir en contact avec le bossage de la came 1, un ressort o rappelant la tige 5 en direction de la came 1.
Dans cette réalisation, lorsque la came 1 tourne, le bossage de la came vient contre le poussoir 2 et le soulève, le mouvement étant communiqué à la soupape 4 par l'intermédiaire de l'élément en forme de coin 3. Lorsque la came continue à tourner, le bossage de la came s'écar- te du poussoir 2, celui-ci s'abaisse et la soupape 4 se déplace en direction de son siège. Le bossage de la came 1 vient ensuite en coriact du galet de came 7 provoquant le basculement de la tige 5 autour de son pivot 6 et le retrait du coin 3 d'entre le poussoir 2 et la queue, ou prolongement de la queue, de la soupape 4. Le jeu laissé par le retrait du coin 3 permet à la soupape 4 de se placer convenablement sur son siège.
Lorsque la came 1 continue à tourner, le bossage de la came s'écarte du galet 7 et le ressort 8 fait basculer la tige 5 vers la came 1 de sorte que le coin 3 se replace entre le poussoir 2 et la queue, ou prolongement de la queue, de la soupape 4. Le ressort 8 n'est pas assez fort pour vaincre le ressort de rappel prévu sur une soupape à ressort et le coin 3 ne se déplace que juste assez pour annuler le jeu entre le poussoir 2 et la queue, ou prolongement de queue, de la soupape 4.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux Figs. 2 et 3, les chiffres de référence 9 et 10 indiquent les culbuteurs de soupape d' admission et d'échappement d'un cylindre de moteur à combustion interne.
Les culbuteurs 9 et 10 sont montés sur des bagues 11 et 12, respectivement et tourillonnent de manière excentrique sur un arbre commun 13 par l'intermédiaire de roulements à aiguilles 13A. Les bagues 11 et 12 comportent des prolongements 14 et 15, respectivement, susceptibles de venir en contact l'un avec l'autre. La bague 11 est reliée au culbuteur 9 par le ressort 16 et la bague 12 est reliée au culbuteur 10 par le ressort 17, les ressorts 16 et 17 étant agencés de manière à tendre à provoquer la rotation
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des dits culbuteurs 9 et 10, respectivement, en direction de la soupape et de la came correspondantes.
En fonctionnement, lorsqu'un moteur tourne, il y a toujours une période pendant laquelle une soupape est ouverte quand l'autre est fermée, même lorsqu'il existe un très important chevauchement des soupa- pes. Supposons, par exemple, que la soupape d'admission soit sur le point de s'ouvrir. Lorsque le culbuteur associé 9 est entraîné en rota- tion par sa came de façon à ouvrir la soupape, du fait que le coeffi- cient de frottement entre le culbuteur 9 et la bague 11 est supérieur au coefficient de frottement entre la bague 11 et l'axe 13, la bague 11 est entraînée en rotation, par rapport à l'axe 13, en même temps que le culbuteur 9.
Le prolongement 14 de la bague 11 vient finalementen contact avec le prolongement 15 de la bague 12 et provoque la rotation de cette bague 12 autour de l'axe 13 dans la direction qui correspond au soulève- ment du culbuteur 10 par rapport à ses soupape et poussoir associés. Le jeu ainsi créé artificiellement dans le mécanisme associé au culbuteur
10 permet à tous les éléments du dit mécanisme associé de prendre leur position de non fonctionnement. Quand le culbuteur 9 pivote en direc- tion opposée pour permettre à sa soupape de se fermer, la bague 11 tour- ne également en direction opposée et son prolongement 14 est déplacé hors de contact du prolongement 15 de la bague 12.
Le ressort 17 provoque ensuite la rotation de la bague 12 et fait se rapprocher le culbuteur 10 de ses soupape et poussoir et le fait venir reposer contre eux, de telle sorte que le jeu est annulé, prêt pour la nouvelle opération d'ouver- ture de la soupape d'échappement. Pendant l'ouverture de la souape d' échappement, l'opération qui consiste à ménager un jeu puis à l'annuler s'accomplit de la même manière que pour la soupape d'admission.
Dans les exemples de réalisation représentés aux Figs. 4, 5 et 6, les culbuteurs 9 et 10 sont disposés de différentes façons par rapport au mécanisme d'ouverture de la soupape. Les ressorts à boudin lo correspondent aux ressorts 16 et 17 des Figs. 2 et 3; les autres chiffres de référence utilisés correspondent à ceux des Figs. 1,2 et 3.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux Figs. 7 et o les culbuteurs 9 et 10 sont fendus chacun pour présenter une solution de continuité 19 et les appuis entre les bagues 11 et 12 et les culbuteurs 9 et 10, respectivement, et entre les bagues 11 et 12 et l'arbre 13 sont des paliers lisses. Les autres chiffres de référence utilisés indiquent les mêmes éléments que ceux des Figs. 2 et 3.
Dans cette variante de réalisation, lorsque le culbuteur 9 ou 10 est actionné, alors que la soupape correspondante s'ouvre, la fente 19 tend à se fermer, ce qui provoque le serrage du culbuteur 9 ou 10 sur la bague 11 ou 12, respectivement, celle-ci tournant à son tour autour de l'arbre 13 avec le culbuteur. Quand la soupape se ferme, la fente 19 s'ouvre à sa largeur initiale et la bague 11 ou 12 est libre de tourner par rapport au culbuteur 9 ou 10, respectivement, sous l'action de l'ensemble-soupape voisin.
Dans la variante de réalisation représentée à la Fig. 9, la partie de l'alésage du culbuteur 9 ou 10 qui s'étend sur l'arc A est d' un rayon B inférieur au rayon du reste de l'alésage. Cette partie de l'alésage est ainsi hors de contact de la bague 11 ou 12. Quand le culbuteur 9 ou 10 est actionné pour ouvrir la soupape correspondante,la charge est concentrée sur les parties de l'alésage s'étendant sur les arcs C. La charge élevée sur les arcs C provoque le serrage du culbuteur 9 ou 10 sur la bague correspondante 11 ou 12 qui, à son tour, tourne donc autour de l'arbre 13 avec le culbuteur.
Quand la soupape se ferme, la charge sur les arcs C est supprimée ou réduite dans une mesure telle que la bague 11 ou 12 peut librement être entraînée en rotation relativement au culbuteur 9 ou 10, respectivement, sous l'action de 1'ensemble-
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soupape voisin.
Dans les exemples de réalisation représentés aux Figs. 10, 11, 12 et 13, une came 21 est montée sur un arbre 22, came qui comporte un bossage 23 d'ouverture de soupape et un tossage auxiliaire 24. Un poussoir 25 est susceptible de venir au contact de la came 21 et présente lui-même une partie en forme de siège 26 coopérant avec un organe de rattrapage de jeu 27A (Fig. 10) ou 2lE (Figs.11 et 12). L'organe de rattrapage de jeu 27A ou 2758 comporte une ailette 20. Un manchon 29 entoure le poussoir 25, une extrémité de ce manchon pouvant venir en contact avec le bossage auxiliaire 24 et l'autre extrémité avec une des faces de l'ailette 25. 30 indique une tige poussoir formant l'un des éléments du système de liaison.
Un chapeau 31 comporte une bride oblique 32 et une face 33 en contact avec une face correspondante de l'élément de rattrapage de i eu 27A ou 27B. Un ressort 34 est interposé entre la bride oblique 32, contre laquelle il repose par l'une de ses extrémités, et l'autre face de l'ailette 23, contre laquelle il repose par son autre extrémité. L'organe de rattrapage de jeu 27A a la forme d'un sphéroïde aplati et l'organe de rattrapage de ieu 27E a la forme d'un ménisque.
En fonctionnement, quand la came 21 occupe la position pour laquelle le bossage 23 est hors de contact du poussoir 25 et le bossage auxiliaire 24 hors de contact du manchon 29, le ressort 34, qui est soumis à une contrainte non uniforme du fait de la disposition oblique de la bride 32, exerce une pression non uniforme sur l'ailette 28, cette pression non uniforme faisant tasculer l'élément 27A ou 27B hors de la position de dégagement ou de jeù (la nouvelle position de l'élément 27B est représentée sur la Fig. 13. L'élément 27A bascule de la même manière).
La dimension de face à face à travers l'élément basculé 27A ou 27B, mesurée le long d' une ligne coïncidant avec l'axe du poussoir, est maintenant supérieure à la dimension de face à face mesurée, également le long d'une ligne coincidant avec l'axe du poussoir, lorsque le dit organe de rattrapage de jeu 27A ou 27B était dans la position de dégagement, et ainsi le jeu existant dans le système de liaison est rattrapé, le mouvement de basculement du dit élément 27A ou 27B cessant lorsque ce jeu est totalement rattrapé.
Lorsque la came 21 tourne, le bossage 23, en venant en contact avec le poussoir 25, déplace en bloc le dit poussoir 25, l'élément 27A ou 27B et la tige-poussoir 30 Lorsque la came continue à tourner et que le bossage auxiliaire 24 vient contre le manchon 29, celui-ci s'élève et l'extrémité adjacente vient s'appliquer contre la partie abaissée de l'ailette 28 et ramène l'élément 27A ou 27B dans la position de retrait ou de dégagement. Un jeu est à nouveau rétabli dans le système de liaison. En se continuant, la rotation de la came 21, écartant le bossage auxiliaire 24 du manchon 29 permet au ressort 34 de provoquer, à nouveau, le basculement de l'élément 27A ou 27B pour rattraper le jeu.
Au fur et à mesure que le jeu augmente, par suite de l'usure dans le système de liaison, l'angle de basculement de l'élément 27A ou 27B augmente. Du fait de la forme incurvée des faces opposées de l'élément de rattrapage de jeu 27A ou 27B, et des faces correspondantes sur le poussoir 25 et la tige de poussoir 30, il existe toujours une bonne surface d'appui entre l'élément 27A ou 27B et le poussoir 25 et entre l'élément 27A ou 27B et le chapeau 31, pour tous les angles de basculement de l'élément 27A ou 27B,l'extrémité inférieure de la tige de poussoir 30 pouvant se déplacer librement dans le sens transversal pour permettre un mouvement latéral du chapeau 31 en vue de maintenir un bon contact entre la face 33 et l'élément 27A ou 27B.