Dispositif pour réduire les oscillations de torsion des arbres-manivelles. On sait que les moteurs ayant un .couple variable dans le tour (moteurs Diesel, mo teurs à explosions ou autres) présentent. dans certaines conditions de fonctionnement, des vibrations de torsion dues à- la répartition quelconque, sur la longueur des arbres mani velles. de # inerties et des élasticités et à l'ac tion des pistons et des barres de connexion. Pour certaines vitesses. de rotation du mo teur, dites: vitesses de résonnance à la. torsion, les harmoniques du couple moteur s'ajoutent à l'action du couple moteur pour ce qui est des vibrations transmises.
On cherche, en général, à rejeter ces vi tesses dangereuses au delà des vitesses de ré gime normales cri augmentant le plus possi ble la, rigidité élastique de l'arbre, tout en di minuant son inertie.
La présente invention a pour objet un dis positif destiné à réduire les oscillations de torsion de ces. arbres manivelles.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des masses qui sont disposées au- tourde l'arbre, auquel elles sont reliées par articulation, de manière à pouvoir se dépla cer angulairement par rapport à cet arbre, autour duquel elles forment un volant à iner tie négative, c'est-à-dire de sens contraire à l'inertie de la charge attelée sur l'arbre.
Ces masses peuvent être reliées entre elles. Elles peuvent l'être de manière à assurer un équilibrage permanent du dispositif.
On peut -disposer -des volants de ce genre en un ou plusieurs points, le long de l'arbre du moteur.
Des moyens peuvent être prévus pour as surer, par frottement ou autrement, un cer tain amortissement des déplacements angu laires -de ces masses.
Ces, masses peuvent être, de plus, mobiles radialement de manière que leur centre de gravité puisse se rapprocher ou s'écarter de celui de l'arbre.
Si l'on désire réduire la longueur des ar ticulations reliant les masses à l'arbre, on peut disposer ces masses. mobiles dans un sens ou clans l'autre à l'intérieur d'une pièce soli daire de l'arbre -et les munir à chacune de leurs extrémités d'un galet de roulement qui est constamment appliqué par la. force centri fuge contre un évidement correspondant de la pièce solidaire de l'arbre; la différence entre le rayon de cet évidement et le rayon -du galet représentant alors le rayon du cercle suivant lequel se déplace l'axe des galets, qui peut être aussi réduit qu'on le désire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du dispositif.
Fig. 1 représente une première forme d'exécution; Fig. 2, 3 et 4 sont des vues de détails re latives à. des variantes; Fig. 5 représente, vue en coupe transver sale, une deuxième forme -d'exécution; Fig. 6 est une vue en coupe axiale corres pondant à la fig. 5; Fig. 7 montre, en coupe transversale, une troisième forme d'exécution; Fig. 8 est un diagramme illustrant le principe du dispositif; Fig. 9 est une vue analogue à fig. 7, mais relative à une variante de la troisième forme d'exécution.
En fig. 1, A est un arbre-manivelle clé moteur Diesel ou autre.
Sur cet arbre est calé un manchon 1 por tant trois bras 2 à l'extrémité libre de cha cun desquels est articulée en 3, une biellette double 4 dont les deux bras font entre eux un angle de 120 . Les bras parallèles de deux biellettes doubles 4 successives sont ar ticulés -en 5 sur une masse 6; le dispositif comporte donc trois. masses 6, qui forment une sorte -de volant mobile.
Bien entendu, le nombre des biellettes et des masses pourrait être différent de celui-in- diqué au dessin.
Lorsque l'arbre A tourne, les masses 6 prennent, par suite de leur inertie, certains déplacements. angulaires par rapport à cet ar bre, déplacements qui provoquent un pivote ment autour de leurs axes d'articulation 3 4.es biellettes doubles 4 dont les bras restent toujours deux à deux parallèles. Ces dépla cements des: masses 6 par rapport à l'arbre =1 ont pour effet de contrebalancer l'inertie propre de cet arbre et d'assurer sur ce der nier une réaction -de sens convenable suscep tible de réduire les oscillations de torsion de l'arbre.
Les masses 6 se comportent comme une inertie négative, c'est-à-dire comme une inertie -de sens contraire à l'inertie de la charge attelée sur l'arbre.
Il y a lieu de remarquer que, dans toutes les positions -des masses 6 relativement à l'arbre A, l'ensemble du dispositif se trouve équilibré.
On peut amortir les déplacements angu laires des masses 6 en interposant des frotte ments convenables sur les axes d'articulation 3 et 5.
On peut, par exemple, comme indiqué en fig. 2, terminer chaque bras de biellette 4 par une chape 7 portant l'axe 5. Sur ce der nier est bloquée une douille 8, et entre cette dernière et une douille 9 emmanchée à force dans la. masse 6 est disposé un manchon 10 de caoutchouc comprimé à. forte pression (type silentbloc par exemple). Il en résulte, lors du déplacement angulaire de la masse 6, un. frottement sur son articulation, frotte ment qui assure un certain amortissement de ce déplacement.
On pourrait prévoir une disposition ana logue sur les articulations 3.
On peut encore amortir les déplacements angulaires des masses 6 en artieulant directe- ment (fig. 3) chaque masse 6 sur son axe d'articulation 5 porté par la chape 7, et en interposant dos rondelles de fibre, de bois, de tissu d'amiante ou autre matière appro priée 11, de part et ,d'autre des branches de cette chape entre -ces branches et la masse 6, d'une part, entre ces 'branches et des ron delles métalliques 1.2, d'autre part.
Les ron delles 11 assurent le frottement d'amortisse ment, .dont on peut régler à volonté la- va leur à, l'aide d'un ressort 13 et d'un écrou 14. Bien entendu, toute autre -disposition' con nue pourrait être employée pour assurer la pression des rondelles de fibre ou autre sur la chape 7 et sur la masse 6.
Enfin, on peut disposer chaque masse 6 mobile radialement par rapport à l'arbre A, de telle sorte que la distance -du centre ide gravité de cette masse par rapport au centre de l'arbre puisse se modifier avec les varia tions de vitesse angulaire, ces déplacements radiaux pouvant être limités ou amortis par tous moyens appropriés..
On peut, par exemple (fig. 4), articuler sut- l'axe 5, monté dans la chape 7, une pièce 15 comportant un prolongement 15' le long duquel peut se déplacer la masse 6 dispo sée entre des ressorts amortisseurs 16 et 17 dont l'action peut être réglée par un écrou 18.
Au moment d'une brusque augmentation de la vitesse angulaire de l'arbre A, chacune des masses 6 tendra à s'écarter du centre de l'arbre. Il en résultera une certaine absorption d'énergie par les masses 6, et inversement une restitution de cette énergie lorsque la vi tesse de l'arbre diminue, ce qui a. pour effet de tendre à corriger l'amplitude des de ce dernier qui pourraient encore sub sister. Dan, 1a variante de la fig. 2, un certain déplacement radial de la masse 6 se trouve permis :i le caoutchouc du manchon 10 est laissé encore un peu compressible.
Dan, la deuxième forme .d'exécution re présentée, en fig. 5 et 6, sur l'arbre 4 est l'intermédiaire d'un manchon cen- calée, <I>par</I> tral 18, une pièce 19 qui comporte intérieure inent<B>de,</B> évidements 20. Un certain nombre de musses 6 peuvent se déplacer circulaire ment, dans un sens ou dans l'autre, par rap port à cette pièce 19 et à l'intérieur de cette dernière, et sont reliées par des biellettes ar ticulées 21 à une couronne 22 tournant libre ment sur le manchon 18. Pour limiter la cours:, des masses 6, le manchon 18 porte un ergot 2 3 qui peut venir buter aux deux extré mités d'une cavité 24 pratiquée dans la cou ronne 22.
Les masses 6 portent, à chacune de leurs extrémités, un axe 25 portant, lui-même, un galet 26 et ces galets 26 sont constamment ap- pliqués parla force centrifuge, lors -de la ro tation de l'arbre A, contre la paroi 20a d'évi dement 201 -de rayon plus petit que celui des évidements, 20.
Si R est le rayon des évidements 201 et r le rayon -des galets 26, tout se passe comme si le rayon du cercle suivant lequel se déplace l'axe 25 -de chaque galet était égal à R-r; ce rayon R-r pourra être aussi réduit qu'on le désirera. Les galets 26 pourraient être supprimés, les masses 6 présenteraient alors à leur place des parties ou têtes saillantes ar rondies ou circulaires, de même rayon r.
Dans la variante de la fig. 7, les masses 6 sont reliées à la couronne 22 par l'intermé diaire de bras saillants. 27, solidaires,de cette couronne et terminés chacun par un axe ou galet 28 pénétrant librement dans une fente ?9 ménagée dans la masse 6.
Pour éviter qu'à l'arrêt, les masses 6 se déplacent radialement, des ressorts. 30 sont interposés entre le fond des fentes 29 et les axes ou galets 28.
On peut, bien entendu, placer plusieurs dispositifs de ce genre en tous points appro priés, le long de l'arbre considéré, en particu lier à l'avant du moteur et :derrière le volant, s'il s'agit de l'arbre d'un moteur portant un volant.
Au lieu de ménager des évidements dans une pièce creuse ide l'arbre considéré, des évi dements 31 peuvent être ménagés dans les masses 6 elles-mêmes (fig. 9). Les têtes, mu nies de préférence de galets 32, sont dans ce cas fixées sur l'anneau qui est solidaire -de l'arbre.
Dans l'un comme dans l'autre cas, ces évi dements peuvent d'ailleurs avoir toute autre forme que la forme circulaire.
On s'est rendu compte enfin que les meilleurs résultats étaient obtenus en donnant au rayon de chaque biellettes d'articulation des masses mobiles (dans le -cas de la fig. 1 par exemple) ou à son équivalent R-r dans le cas de la fig. 5 par exemple) une certaine valeur donnée par la formule générale ci- après:
EMI0004.0000
dans laquelle (voir fig. 8 qui représente sché matiquement le principe de l'invention) m est la masse d'une des masses mobiles 6, n est l'ordre de l'harmonique à compenser, r' est le rayon de chaque biellette 4 (ou son équivalent R-r), <B><U>.</U></B> des considéré.
masse <B>,</B>
EMI0004.0002
x étant la distance du centre :de gravité de la. masse 6 à la ligne O1, 02 joignant les points d'articulation des biellettes et 0 le centre de l'arbre Si le centre de gravité de la masse mobile est sur la droite Ol, 02 , on a:
EMI0004.0004
du -dispositif du dispositif C'est ce On a été amené à ces résultats et à la no tion d'inertie négative par les et calculs suivants: général, un seul harmonique de toupie moteur est gênant dans un orateur, c'est celui qui est en concordance :de phase sur taus les cylindres.
On montre qu'en choisissant conve nablement dans le dispositif les valeurs des masses et des rayons r et R qui correspon dent à cet harmonique d'ordre 7a, on peut à toute vitesse réduire et même supprimer com plètement le couple perturbateur. Physique ment, on établit entre l'arbre et les masses os cillantes . des échanges .d'énergie cinétique et potentielle destinés à réduire l'amplitude des oscillations de l'arbre.
Dans l'étude .du mouvement précédent, on trouva que l'inertie J des masses de ce dispositif par rapport .à l'axe de l'arbre moteur relativement à une inertie I qui attelée sur cet arbre est:
EMI0004.0021
REVENDICATION: Le second terme
EMI0004.0022
est l'inertie dispositif; on voit qu'elle in tervient avec le signe - d'où le nom ,;d'iner tie négative" qui a été donné On constate que lorsque <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B>
EMI0004.0023
cette inertie devient infinie théo riquement.
Or, cette condition correspond à l'utilité maximum C'est qui a amené à proposer la formule
EMI0004.0025
pour déterminer le rayon la biellette dans tous les cas en tenant compte ce fait que, lorsque le centre de gravité la masse mo bile est sur la droite qui joint les points d'ar ticulation des biellettes, la condition optimum ci-dessus est réalisée.