CH619514A5

CH619514A5 -

Info

Publication number: CH619514A5
Application number: CH69578A
Authority: CH
Inventors: A Renonce A Etre Mentionne Inventeur
Original assignee: Creusot Loire
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1980-09-30
Also published as: FR2379718A1; IT1156430B; FR2379718B1; DE7803252U1; GB1563080A; IT7867166A0; DE2804715A1

Description

L'invention a pour objet un mécanisme de commande du déplacement d'un organe en va-et-vient le long d'une direction et s'applique spécialement à la commande de soupapes ou vannes, comme par exemple les soupapes d'admission ou de réadmission des turbo-machines.

Les turbo-machines comprennent un grand nombre de soupapes d'admission ou de réadmission de gaz, et des mécanismes de commande de l'ouverture et de la fermeture des soupapes selon le fonctionnement de la machine. Généralement chaque soupape est commandée par une tige montée coulissante le long d'une direction et articulée à son extrémité sur un levier qui est monté basculant autour d'un point d'appui. Un moyen de commande quelconque, par exemple un servomoteur, détermine le mouvement de basculement en va-et-vient du levier. Comme l'extrémité du levier décrit un arc de cercle, la tige de commande est souvent articulée pour obtenir le débattement nécessaire.

Dans de tels systèmes, le rapport des bras de levier est constant quelle que soit la position du mécanisme et le mouvement de soulèvement ou d'abaissement de la soupape est uniforme. Si l'on désire faire varier la vitesse de soulèvement ou d'abaissement de la soupape pour amortir le mouvement d'ouverture ou de fermeture, il est nécessaire d'agir sur la vitesse au moyen de cames, ce qui complique l'installation. D'autre part l'effort nécessaire pour déplacer la soupape est plus important au moment où l'on veut provoquer le décollage de la soupape de son siège; en revanche l'effort de déplacement de la soupape est plus faible lorsque celle-ci est déjà ouverte. Il serait donc utile de faire varier l'effort transmis à la tige de commande de la soupape en fonction de la position de celle-ci.

L'invention a pour objet un mécanisme très simple permettant d'obtenir ces divers résultats.

Conformément à l'invention, le levier de commande prend appui sur le support fixe par l'intermédiaire d'une surface d'appui courbe convexe susceptible de rouler sans glissement sur une surface de roulement concave ménagée sur le support fixe et dont le rayon de courbure est supérieur à celui de la surface d'appui du levier; le point d'appui dudit levier étant constitué à chaque instant par le point de contact de la surface convexe d'appui sur la surface concave de roulement.

Dans un mode de réalisation préférentiel, la surface d'appui du levier et la surface de roulement fixe sont des circonférences, la surface de roulement ayant un rayon sensiblement double de celui de la surface d'appui du levier, et la surface de roulement est centrée sur la direction de coulissement de la tige de commande du déplacement.

Selon un mode de réalisation particulier, la surface d'appui du levier et la surface de roulement sont solidaires de dentures circulaires engrenant l'une sur l'autre.

L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation particulier donné titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés.

La figure 1 est une vue schématique, en élévation, du mécanisme selon l'invention.

La figure 2 est une coupe selon II-II, figure 1.

La figure 3 est un diagramme représentant la variation de l'effort moteur disponible en fonction du déplacement.

Sur la figure 1, on a représenté une soupape 1 de fermeture d'un orifice ménagé dans une culasse 2 et dont le soulèvement est commandé par une tige 10 montée coulissante le long d'une direction 11. La tige 10 est articulée à son extrémité supérieure sur un levier 3 qui prend appui sur un support fixe 4 solidaire de la culasse 2. Cet appui est réalisé par l'intermédiaire d'une surface d'appui convexe 30 susceptible de rouler sans glissement sur une surface concave 40 ménagée sur le support fixe 4.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, la surface 30 est constituée de deux pistes circulaires de rayon r encadrant une denture 31 concentrique ayant un cercle primitif également de rayon r. D'une façon analogue, la surface de roulement 40 est constituée de deux pistes circulaires de rayon double de celui des pistes 30 sur lesquelles elles roulent. Entre les pistes 40 est placée une denture 41 dont le cercle primitif a également un rayon 2r, double de celui de la denture 31 avec laquelle elle engrène. De la sorte, lorsque les pistes 30 roulent sur les pistes 40, les dentures engrènent l'une sur l'autre et le roulement s'effectue sans glissement.

Le mouvement du levier 3 est commandé par un servomoteur 5 au moyen d'une tige 50 articulée à son extrémité sur le levier 3. Le servomoteur 5 peut être un simple vérin dont le piston commande un mouvement de va-et-vient du levier. La surface de roulement 40 est centrée en 42 sur la direction 11 de déplacement de la soupape, et la tige 50 du servomoteur coulisse le long d'une direction 51 passant également par le centre 42 de la surface 40.

Lorsque la soupe 1 est en position basse de fermeture, comme on l'a représenté sur la figure, le levier 3 est dans une position telle que le centre 32 de la surface d'appui 30 se trouve sur la direction 11 de déplacement de la soupape.

On sait que, lorsque les rayons de deux circonférences roulant l'une sur l'autre sont dans le rapport l'hypocycloïde décrite par un point de la circonférence de plus petit diamètre se réduit à un diamètre de la circonférence extérieure. Ainsi, dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la s

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figure, où la surface d'appui 30 a un rayon r moitié du rayon 2r de la surface de roulement 40, le point d'articulation 12 de la tige 10 sur le levier 3, placé sur le cercle primitif de la denture 31, se déplacera le long de la direction 11. De la même façon, le point d'articulation 52 de la tige 50 du servomoteur, égale- 5 ment placé sur le cercle primitif de la denture 31, se déplace le long de la direction 51 passant par le centre 42 de la surface de roulement 40.

Lorsque le servomoteur 5 donne un mouvement de va-et-vient à la tige 50, le levier 3 bascule ainsi autour du point de io contact de la surface d'appui 30 avec la surface de roulement 40 qui se déplace le long de l'arc de cercle 40. Théoriquement, le levier peut basculer jusqu'à ce que le point d'articulation 52 de la tige 50 se trouve en B sur la circonférence 40.

Cependant, les rayons de la surface de roulement 40 et de la 15 surface d'appui du levier seront choisis de telle sorte que la soupape 1 atteigne sa position supérieure lorsque le point de contact entre la surface d'appui 30 et la surface de roulement 40 se trouve en E, au milieu de l'arc AB, comme on l'a représenté en traits mixtes sur la figure. Dans cette position, le 20 rapport entre les bras du levier 30 est égal à 1.

Ainsi, à partir de la position représentée sur la figure 1, le servomoteur tire sur le levier 3 et l'effort transmis à la soupape est alors multiplié par un très grand rapport de bras de levier.

C'est précisément à ce moment que l'effort nécessaire pour 2s décoller la soupape de son siège est le plus important. En revanche, comme le représente le diagramme de la figure 3,

l'effort moteur disponible sur la tige de commande 10 diminue en fonction de la levée de la soupape que l'on a indiqué en abcisse; le rapport des bras de levier qui est indiqué en ordonnée diminue progressivement pour arriver à 1.

Dans le sens contraire, en raison de ce déplacement du point d'appui du levier entre E et A le long de la surface 40, la vitesse de fermeture de la soupape décroît à mesure que celle-ci s'approche de son siège. On obtient ainsi l'effet d'amortissement recherché au contact entre les pièces.

L'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, son principe pouvant être appliqué à d'autres mécanismes. Ainsi, il est avantageux que la surface d'appui du levier et la surface de roulement fixe soient des circonférences dont les rayons sont dans le rapport 2. Comme on l'a indiqué, on obtient ainsi un déplacement rectiligne des points d'articulation de la tige de la soupape et de la tige du servomoteur. Cependant, en donnant aux articulations les jeux nécessaires, ou en articulant les tiges, le rapport des rayons pourrait être un peu différent, notamment si la course de la soupape est faible par rapport au rayon r.

D'autre part, pour obtenir un roulement sans glissement de la surface d'appui mobile sur la surface de roulement fixe, il n'est pas nécessaire d'utiliser un ensemble à dentures, d'autres systèmes tels que chaînes ou courroies permettant d'obtenir un résultat analogue.

Enfin, le mécanisme pourrait actionner simultanément l'ouverture de plusieurs soupapes entraînées par un même levier ou par une paire de leviers actionnés simultanément.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Mécanisme de commande du déplacement d'un organe en va-et-vient le long d'une direction, comprenant une tige de commande montée coulissante le long de la direction de déplacement et articulée à son extrémité sur un levier monté basculant autour d'un point d'appui sur un support fixe et un moyen de commande du basculement en va-et-vient du levier, caractérisé par le fait que le levier prend appui sur le support fixe par l'intermédiaire d'une surface d'appui courbe convexe susceptible de rouler sans glissement sur une surface de roulement concave ménagée sur le support fixe et dont le rayon de courbure est supérieur à celui de la surface d'appui du levier, le point d'appui du levier étant constitué à chaque instant par le point de contact de la surface courbe d'appui sur la surface de roulement concave.

2. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface d'appui du levier et la surface de roulement sont des circonférences, la surface de roulement fixe ayant un rayon double de la surface d'appui du levier et étant centrée sur la direction de coulissement de la tige de commande du déplacement.

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REVENDICATIONS

3. Mécanisme de commande selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface d'appui du levier et la surface de roulement sont munies de dentures circulaires engrenant l'une sur l'autre et dont les cercles primitifs sont confondus avec les surfaces correspondantes.

4. Mécanisme de commande selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le levier est muni, le long de la denture, d'au moins une piste circulaire roulant sur une piste correspondante ménagée sur le support fixe le long de la denture de celui-ci, lesdites pistes ayant chacune un diamètre égal au diamètre primitif de la denture correspondante.

5. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que le moyen de commande du va-et-vient est un vérin dont la tige est articulée sur le levier et dirigée selon un rayon de la surface circulaire de roulement.