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Mécanisme de distribution perfectionné pour moteurs.
Une distribution pour moteurs réversibles doit permettre de changer le sens de marche de ces moteurs et de faire varier à volonté la période d'admission, quel que soit le sens de marche. En général, ces deux opérations sont intimement liées, par exemple à l'aide de coulisses, et c'est en prolongeant le mouvement de commande de la variation de l'admission au-delà du point mort (admission nulle) qu'on obtient le renversement de la marche.
La présente invention a pour objet un mécanisme de distribution de précision à soupapes pour moteurs réversibles à fluide élastiqae , permettant de réaliser indépendamment l'un de l'autre le changement de la marche et la variation de la période d'admission, de telle sorte que la mécanicien peut avoir à sa disposition deux organes de commande (leviers ou volants avec vis sans fin et
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écrous ou tous autres systèmes), 1'un qui sere toujours à fond de course dans un sens ou dans l'autre et qui ser- vira au renversement du se'18 de rotation du moteur, ce sera ' l'appareil de changement de ,narche", L'autre qui ser- vira à faire varier la période d'admission de la valeur la plus forte à zéro,
dans un sens ou dans l'autre de ro- tation du moteur, en prenant toutes les positions interne- diaires nécessaires, ce sera "l'appareil de commande de la détente".
Le mécanisme suivant l'invention est remarquable notamment en ce qu'il comporte, en combinaison, trois ca- mes qui commandent : l'une (came d'échappement) couverture et la fermeture de la ou des soupapes d'échappement. la deuxième (came d'admission) l'ouverture de la ou dessou- papes d'admission dans les deux sens de .narche, la troi- sième (came de détente) la fermeture de la ou des soupapes d'admission dans les deux sens de marche, des 'noyers oer- mettant d'agir, simultanément, sur les calages des deux premières cames, et des moyens permettant d'agir sur le calage de la troisième cane,,
Les deux premières canes manoeuvrées simultanénent par "l'appareil de changement de marche" produiront le ren- versement du sens de rotation du moteur,
la troisième came, manoeuvrée par ' l'appareil de commande de la détente" produira la variation de la période d'admission.
Au. dessins annexés, donnés uniquement à. titre d'exemple la figure 1 est un diagramme représentant sché;nati- quement le fonctionnement d'un moteur réversible à fluide élastique, dans les deux sens de marche; la figure 2 .est une vue schématique en élévation de la oame commandant la soupape d'échappement montrant les deux positions extrêmes de cette came sur l'arbre à
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carnes pour les deux sens de narche; les figures 3 à 5 sont des vues, analogues à la figure
2, montrant'le? cames qui commandent l'ouverture et la ferneture de la soupape dradnission dans différentes posi- tions; la figure 6 est une vue schématique de profil de ces deux cames, montrant le mode de commande de la soupape d'admission par lesdites cames;
la figure 7 est une coupe verticale, suivant la ligne
7-7 de la figure 9, d'une boite de distribution du type de l'invention; .La figure 8 en est une coupe transversale suivant la ligne 8-8 de la figure 7; la figure 9 est une vue en plan de l'intérieur de cette boite de distribution. le couvercle étant enlevé;
Les figures 10 et 11 sont des coupes verticales, res- pectivement suivant Les lignes 10-10 et 11-11 de la figure
13. d'un autre mode de réalisation de la boîte de distri- bution;
La figure 12 est une coupe longitudinale de la, même boîte,suivant la ligne 12-12 de la figure 13; la figure 13 est une vue en plan des organes contenus Jans ladite boite en supposant enlevés les galets et cul- buteurs de commande des soupapes;
la figure 14 est une vue schématique en développement des rainues produisant le déplacement des cames d'admission et de détente et rapportées à la réglette indicatrice du mécanicien; la figure 15 est une vue analogue à la figure 14 de rainures permettant de réaliser un autre réglage.
En se reportant au diagramme de la figure 1, soient a'. a, d, e, e, c les valeurs des angles (figure 1) A1CA. AOD1. D1OE1. E1OE, EOC1, C1OA1 décrits respective- ment par la manivelle motrice pendant chacune des six
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phases de distribution: admission anticipée, admission,. détente, échappement anticipé, échappement et compression, quand la manivelle motrice tourne dans Le sens de la flè- che f1 (marche avant),. On aura, dans la marche arrière (sens de la flèche f2) exactement la même distribution si les points A2 et A1, C2 et C1, D2 et D1. M2 et E1sont respectivement symétriques par rapport am diamètre AE, les points A2.
C2, D2 et E2 étant les commencements de l'admission anticipée, de la détente, de l'échappement anticipé et de la compression pour la marche AR,
Dans une distribation à soupapes, Les angles e, e, e et a' peuvent être constants En général, seuls va- rient les angles a et d.
On appellera a la plus grande des valeurs que peut avoir la période d'admission, et d la plus petite des valeurs que peut prendre la période de détente,,
La figure 1 montre qu'en marche avant (flèche f1) la soupape d'échappement doit être ouverte pendant que la nanivelle motrice parcourt L'angle E1OC1= - eT e et qu'en marche arrière (flèche f2) elle doit être ouverte pendant que la manivelle motrice parcourt l'angle E2OC2=e+ et. L'angle E2OC2 est donc égal à l'angle E1OC1. mais décalé d'un angle C1OE2e e.
Si on sup- pose les soupapes commandées par des cames tournant à la même vitesse angulaire que l'arbre moteur, on voit que la mène came d'amplitude angulaire e + e peut servir dans les deux sens de marche; il suffira, pour passer d'un sens à l'autre, de la décaler de l'angle e - e t, ainsi que cela est indiqué à la figure 2 où la came est représentée en traits pleins pour le sens de marche avent et en traits mixtes pour le sens de marche arrière.
La soupape d'admission, paur suite de la variation de la période d'admission, doit nécessairement être ma- noeuvrée par deux cames: lrune 2 (figure 3) qui donnera toujours le mouvement d'ouverture de la soupape d'admission
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quelque soit le sens de marche, ce sera la came d'admisson,
L'autre 3 (figure 3) qui donnera toujours le mouvement de fermeture de la soupape d'admission quel que soit le sens de marche , ce sera la came de détente,
Avec les cames 2 et 3 coopèrent (figure 6) deux ga- lets 4 et 5 liés à la soupape d'admission comme il sera indiqué plus loin, La soupape d'admission sera ouverte quand les deux galets 4 et 5 seront ensemble sur les deux bossages, elle sera fermée quand un galet seul ou les deux galets en même temps auront quitté leurs bossages respec- tifs,,
Les deux galets ont le même calage, c'est-à-dire que leurs centres restent tpujours dans un même plan pas- sant par l'axe de l'arbre des cames,
La figure 1 montre que pour la marche avant (flèche f. la soupape d'admission doit d'ouvrir quand la manivelle motrice passe en OA1. IL faut donc qutà ce moment le galet 4 de la came d'admission 8 aborde la rampe de montée de aette came (figure 3) et que le galet 5 de la oame de détente 3 soit déjà monté sur cette dernière came; oela nécessite que la rampe de montée de la came de détente soit en un point y1 précédant A1 d'un angle quelconque Kr. La soupape doit se refermer quand la manivelle motrice passe en OD1.
Il faut dons qu'à ce moment la galèt 5 de la came de détente 3 arrive à la fin de la rampe de descente de cette came, le galet 4 de la oame d'admission 2 étant en- oore sur sa came pendant un certain temps, jusqu'au point x1. par exemple, se trouvant au-delà de Dl à une distance angulaire quelconque y. On voit que pour réalises la pleine admission marche avant, iL faut que la came d'admis- sion 2 ait une amplitude angulaire a + a+ K et soit calée de façon que sa rampe de montée commence en A1 et que la came de détente 3 ait une amplitude angulaire a @ a'+ K' et soit calée de façon que la fin de sa rampe de descente soit en D1= La course du piston, pendant la période d'ad-
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mission, sera représentée par Ad1.
Si on décale la came de détente 3 peuls,de façon à amener la rampe de descente au point D'1 (figure 4) au lieu du point D1, sans toucher à la came d'admission 2, le point A1 ne bouge pas, et en faisant le même. raisonne- ment que précédemment on voit que l'admission anticipée commence toujours en A1 etque la fin de l'admission se produit en D'1. La course du piston pendant la période d'admission sera alors représentée par Ad'1. On voit donc que pour faire varier la période d'admission, et par con- séquent celle de détente, il suffit de décaler la came de détente 3 sans toucher à la came d'admission 2.
Laissant la came de dêtente calée comme dans la figure 4, si on décale la came d'admission 2 d'un angle a +K-a'. le point X1 vient au point A2 (figure 5), Ce simple décalage de la came d'admission seule renverse le sens de marche. En effet, la manivelle motrice tournant alors dans le sens de la flèche ' de la figure 1, le galet 4 de la came d'admission 2 rencontre la rampe de ;on- tée de cette came quand la manivelle motrice passe par CA2. alors que le ga--let 5 de la came de détente 3 est déjà sur came depuis que la manivelle motrice est passée par oy'2 et la fermeture de la soupape se produit quand la :uanivelle motrice passe par CD2. La course du piston pendant l'admission est alors représentée par Ad'2.
Lais- sant alors la came d'admission 2 dans la position A2 x2, on peut faire varier le aalage de la came de détente de façon à donner à la rampe de descente D'2 toutes les positions- depuis Da (admission maximum) jusqu'à A (admis- sion nulle) et, par conséquent, obtenir dans la marche arrière toutes les périodes d'admission depuis Ad2 jusqu'à 0,
Il est à notar que les angles E et K peuvent être nuls.
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Le renversement de la marche sera réalisé par le décalage simultané des deux cames d'admission et d'échap- peinent, la première d'un angle a + K - a', la deuxième d'un angle e - e'. La variation de la période d'admission, donc de la période de détente, sera obtenue, quel que soit le sens de marohe, par le seul décalage de la oame de dé- tente.
Le mécanicien aura donc à sa disposition, comme pré vu plus haut, deux organes de commande:(levier ou volant avecvis sans fin etécrou ou tous autres systèmes), l'un qui sera toujours à fond de course dans un sens ou dans l'autre et qui décalera simultanément la came dadmission de l'angle a + Il - a' et la came d'échappement de 14'angle e - e'. ce sera "l'appareil de changement de marche"; l'autre qui servira seulement au: décalage de la came de dé- tente et pourra prendre toutes les positions nécessaires pour faire varier à volonté l'admission dans l'un quel- conque des sens de marche de 0 à l'angle a, ce sera "l'appareil de commande de la détente".
Ce dernier appa- reil sera muni de deux graduations différentes, l'une pour la marche avant, l'autre pour la marche arrière.
Si on désire ne .nettre à la disposition du mécani- cien qu'un peul organe de commande (respect des habitudes ou sujétion mécanique, ou toute autre cause), on peut com- biner les deux opérations. Un exemple de cette combinaison sera donné dans la description faite plus loin d'une des réalisations de la distribution selon l'invention.
On a représenté aux figures 7 à 9 un premier mode de réalisation d'un mécanisme de distribution du type de l'invention. Dans cet exemple d'exécution, une boîte 6 renferme et supporte par des roulements 7 un arbre 8 parallèle à l'arbre moteur et tournant à la même vitesse que cet arbre. L'arbre 8 forme sur toute sa longueur une vis à filets multiples à pas très alongé (figure 7)
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afin de diminuer les réactions sur des écrous 9, 10 et 11 pouvant se déplacer longitudinale ment et en tournant sur cet arbre.
L'écrou 9 comporte à 1& périphérie une rainure circu- laire 12 dahs laquelle sTengage un collier 1,5Ç en deux pièces assemblées par des boulons, par exemple, la largeur de la rainure 12 est égale à celle du collier qui pendre dans ladite rainure, de sorte qu'il n'y aucun jeu lité- ral du collier 13 dans L'écrou 9.
Le collier 13 porte des tourillons 14 (figures 8 et @ sur lesquels s'articulent deux bielles 15 symétriques par rapport au plan vertical passant par l'axe de L'arbre 8. Ces bielles sont celées sur un arbre 16 perpendiculaire à l'arbre 8 et monté oscillant sur les parois de la boîte 6.
De même, les deux autres écrous 10 et 11 reçoivent des colliers 17 et 18 qui sont reliés par des bielles 19 et 20 à des arbres 21 et 22 parallèles à l'arbre 16.
Sur l'arbre longitudinal 8 sont montées folles trois cames 1, 2, 3, commandant l'une 1 couverture et la ferme- ture de la soupape d'échappement, la deuxième 2 l'ouver- ture de la soupape d'admission, et la troisième 3 la ferme- ture de la soupape d'admission..
Sur chacune de ces carnes sont fixés, par vissage per exemple, des doigts 23 qui s'engagent dans des trous pratiqués dans les écrous 9, 10 et 11. La came 1 d'échappe- ment est ainsi solidaire en rotation de l'écrou 9, tandis que la came d'admission 2 est solidaire en rotation de l'écrou 10, et la came de détente 3 de l'écrou 11,
Un galet24 (figures8 et 9) porté par une tige 25 qui coulisse dans la boîte 6 et commande la soupape d'é- ohappement, prend, appui sur la carne 1 sous l'action d'un ressort 26. De même, sur chaque came 2 ou 3 prend appui,
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sous L'action d'un ressort de rappel, un galet 27 ou 28 porté par une tige 29 ou 30.
Les tiges 29 et 30 sont reliées par un balancier 31 dont le point milieu 32 commande la soupape d'admission par poinçon (cas de la figure 9), cul- buteur, levier amplificateur ou tout autre dispositif,
Les deux tiges 29 et 30 et les deux galets 27 et 28 sont disposés de manière que les axes de ces deux galets soient toujours dans un même plan passant par l'axe de l'ar- bre à cames. Avec cette disposition (figures 6 et 9), le déplacement du point milieu 32 da balancier 31,qui commande la soupape, est toujours égal à la demi-somne des dépla- cements des axes des galets, et le point d'attaque des ram- pes des canes 2 et 3 ne subit aucune variation ayant une influence sur la, distribution prévue théoriquement..
Pour faire tourner en même temps la came d'échappement
1 d'un angle e - e' et la came d'admission 2 d'un angle a+ K - a' (ou a - a' si K est nul), il suffit de donner aux bielles 15 et 19 (les longueurs proportionnelles à e-e' et a +K -a' (ou - a') et de les relier par une bielle 33 (représentée en)traits interrompus à la fi- gure 7) et qui est parallèle au plan des axes 16 et 21.
De préférence, pour éviter des arcs-bouteinents provenant d'inclinaisons trop fortes de cette bielle, on cale sur les axes 16 et 21 deux bielles de même longueur 34 et 35 re- liées par une bielle 36, les deux bielles 34 et 35 étant perpendiculaires au plan des axes 16 et 21 quand les écrous sont dans leur position moyenne, c'est-à-dire quand les bielles 15 et 19 sont verticales,
Pour renverser la marche, il suffit de faire tourner un des deux axes 16 ou 31 de l'angle voulu pour que lautre axe ainsi relié tourne du même angle. En même temps, les
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écrous 9 et 10 se déplacent longitudinalement sous l'ac- tion des bielles 15 et 19, en tournant sur l'arbre 8.
Ces écrous entraînent en rotation respectivement les cames 1 et 2 d'angles proportionnels aux déplacements longitudinaux de ces écrous, déplacements qui sont eux-mêmes proportion- nels aux longueurs des bielles 15 et 19, donc aux angles e - e' ou a + K - a' (ou a - a'). La commande de la came de détente 3 pour faire varier la période d'admisson se fera en faisant tourner l'axe 22 de l'angle voulu, ce qui entraîne un décalage déterminé de la came 3,
Il est à remarquer que les extrémités des bielles 15-19-20 décrivent des arcs de cercles et non des droites parallèles à l'axe de l'arbre 8. Il faut donc ménager, entre le fond des rainures 12 des écrous 9- 10- 11 recevant les colliers et les surfaces intérieures de ces colliers, un jeu suffisant.
Pour commander les soupapes d'échappement et d'ad- mission de l'autre extrémité du cylindre, il suffit de doubler symétriquement, par rapport au plan vertical pas- sant par l'arbre 8 le système de galets 24-27-28, le ba- lancier 31 et l'équipage de transmission des mouvements aux soupapes..
On remarque que, pour un pas déter,niné de la vis 8, les déplacements des écrous 9-10-11 seront proportionnels aux angles de décalage des carnes 1-2-3 et, par conséquent, l'encombrement de la boite 6 sera fonction de la somme de ces angles de décalage, qui sont déterminés par la distri- bution à obtenir. On peut diminuer ces ahgles de décalage en réduisant dans un rapport 1 la vitesse de rotation de n l'arbre à cames par rapport à la vitesse de rotation de Marbre moteur.
En effet, si la vitesse de L'arbre à cames est 1 de la vitesse de Marbre moteur, il suffit de répar- @ tir également sur la circonférence n cames d'une amplitude
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angulaire égale à 1 de l'amplitude théorique en calant les n galets commandant les soupapes d'extrémités opposées, à
180 l'un de l'autre.. Les amplitudes angulaires des osmes n étant ainsi diminuées dans le rapport 1, les angles de n décalage le sont également ainsi que les longueurs de déplacement des écrous.
On a représenté aux figures 10.11.12 et 13 un mode de réalisation dun mécanisme de distribution du type de l'invention, compliqué à dessein dune combinaison permet- tant au mécanicien de n'avoir qu'un appareil de commande à manoeuvrer et d'un dispositif ayant pour but la rotation de l'arbre à cames à une vitesse moitié de celle de l'ar- bre moteur
Suivant cet exemple d'exécution, une botte 6 ren- ferme et supporte, par des roulements, trois arbres 8, 37 et 50, parallèles à l'arbre moteur, L'arbre 37 reçoit son mouvement de l'arbre moteur et tourne à la même vi- tesse que cet arbre, il porte un pignon denté 38 qui en- grène avec un pignon denté 39, de diamètre double, calé sur l'arbre 8., L'arbre 8 tourne donc à vitesse moitié de l'arbre -moteur.
Cet arbre 8 forme, sur toute sa longueur, une vis à filets multiples à pas très allongé, Les trois cames (1 d'échappement, 2 d'admission, 3 de détente) for- ment elles-mêmesécrou sur cet arbre 8.
Sur là came d'admission 2 est vissé latéralement un manchon 46 (figure lE) muni de talons 41. suscepti- bles de venir au contact de talons 42, de la came d'é- ohappement 1. L'emmanchement de ces talons 41 et 42 est du type à baîonnette, Un jeu déterminé est ménagé entre les talons 41 et 42 pour que l'entraînement de l'une des cames 1 ou 8 par l'autre came ne se fasse qu'après que la pre- mière a effectué une partie de sa course.
Entre les cames 1 et 2, un collier 43 est monté
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fou sur le manchon 46 par des reniements 44. Ce collier est guidé de manière à ne pouvoir tourner et porte, par
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exemple, à cet effet, un appendice 45 (figures 10 et 12) ooulissant dans une rainure longitudinale 46, disposée au fond de la boite 6. D'autre part, ce collier porte des saillies sans jeu pour que, dans son mouvement parallèle à l'axe de l'arbre à came, il entraîne le manchon 46, donc la came 2.
On voit de suite qu'en déplaçant le collier 43 parallèlement à l'axe de l'arbre à cames d'une longueur déterminée par le pas de le vis, on peut faire tourner la
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came S d'un angle! + K - a', et qu'en donnant au jeu existant entre les talons 41 et 42 une valeur correspon- dant à la différence des angles! + K - t et -, T. la came 1 ne sera entraînée qu'après que la came 2 aura tourné de l'angle (a * K - a') - (e - e r }, donc que la came 1 ne tournera que de l'angle * - e'.
Il suffira donc de relier le collier 43 par un moyen mécanique quelconque à
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"l'appareil de changement de marche" du .mécanisme pour que celui-ci, en le manoeuvrant à fond de course d'un coté ou de l'autre, décale simultanément la cama 2 de
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11angle + -! et la came 1 de l'angle e - el,
De même, sur la came 3 (de détente) est vissé latéralement un manchon 53 (figure 9)sur lequelest monté fou un collier 54, retenu entre la came 3 et un re- bord 55 dudit manchon par l'intermédiaire de roulements 56.
Ce collier 54 comporte également un appendice 57 coulis-
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sant dans la rainure 46, ce qui l'empe'che de tourner.
Il suffira de relier ce collier 54 par un moyen
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mécanique quelconque à "U appareil de commande de la détente" du mécanicien pour que celui-ci fasse varier à volonté la calage de la oame 3, donc le moment de la fermeture de la
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soupape dxadmisaion,
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A titre d'exemple, l'appareil représenté comporte une oombinaison permettant au mécanicien de n'avoir qu'un seul organe de commande Cette combinaison consiste en un arbre 50 portant des tambours 49 et 60. Des rainures de for- me particulière 48 et 59 sont pratiquées respectivement dans ces tambours,, Dans la rainure 48 coulisse un alet 47 porté par le collier 43 commandant les cames 1 d'échappe- ment et 2 d'admission; dans la rainure 59 coulisse un ga- let 58 porté par le collier 54 commandant la came 3 de dé- tente.
L'arbre 50 porte une roue dentée 51 engrenant avec une crémaillère 52 coulissant dans la botte 6, manoeuvrée par le mécanicien et qui permet de faire tourner l'arbre 50 de 350 . donc de modifier, à volonté, la position des cames 1, 2 et 3
On a représenté à la figure 14 les rainures 48 et 59 des tambours 49 et 60 développées en plan. On voit que si les tambours sont dans la position pour laquelle les galets 17 et 18 sont sur la ligne aa'. la distribution donne la marche avant avec admission nulle. Au fur et à mesure que les tambours tournent, les rainures 48 et 59 se déplacent devant les galets 47 et 58 jusqu'à ce qu'ils arrivent en bb'.
Pendant ce temps, la rainure 48 étant dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre 50, le ga- let 47 ne bouge pas, les cames 1 et 2 restent immobiles, :nais la ca. ne de détente 3 prend toutes les positions pour une admission de plus en plus grande, jusquà l'admission maximum. De bb' en cc' se fait le renversement de la mar- che. Le galet 47, coulissant dans la partie inclinée de la rainure, entraîne la came d'admission 2 qui tourne de l'angle a + X - a' et la came 2. après rattrapage du jeu entre les talons 41 et 42, entraîne à son tour la came d'échappement 1 qui tourne de l'angle - e'. Pendant ce temps, la came de détente 3 vient se mettre en position
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pour donher la plus grande admission en narche arrière.
Le mécanicien ne devra jamais laisser la marche dans une position quelconque entre bb' et ce'. De cc' en dd',les cames d'admission et d'échappement ne bougent. plis et la came de détente 3 est mise successiament dans toutes les positions pour que ltadmission, en marche arrière, varie depuis le maximum jusque 0. Il est bien évident que l'on peut, suivant les formes données aux rainures 48 et 59, obtenir différentes combinaisons, par exemple celle repré- sentée à la figure 15.
Bien entendu, L'arbre 50 portant les tambours à rainures 49 et 60 peut être remplacé par tout autre dis- positif, par exemple par une plaque à rainures convenables se déplaçant longitudinalement pendant que les galets coulissant dans les rainures se déplacent latéralement. d'ailleurs. cet ensemble,- au lieu d'être logé dans la boîte de distribution 6, peut se trouver L'extérieur de cette boîte et être mis à portée du mécanicien, anqual cas les deux mouvements produits seraient transmis à la botte par deux systèmesde bielles et de leviers.
A noter (figures 10 et 12) que, dans la position de marche arrière, la came 1 d'échappement n'étant plus ap- pliquée sur le pignon 39, comme dans la marche avant, et, n'étant maintenue que dans un sens par les talons 41 et 42, pourrait dans un certain sens de rotation de L'arbre à cames 8 être entraînée dans ce mouvement. gour L'en em- pêcher, deux doigts 69, portés par le pignon 39, coulis- sent dans des ouvertures 70 de la. came d'échappement 1 et la bloquent dans sa position de marche arrière, en venant à ce moment d'appuyer dans lesextrémités des ouvertures.
La commande des soupapes d'admission etd'échappement se fait en transmettant aux tiges de soupapes, par un moyen mécanique quelconque (qui buteurs, leviers amplifi-
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cateurs ou autre système ) le mouvement des galets roulant sur les cailles.. Dans lexemple choisi, il a été prévu des culbuteurs, les soupapes étant supposés à axe verticale
Sur la came d'échappement 1 qui comporte deux bossages 7 et 72 (l'arbre à cames tournant à une vitesse moitié de celle de l'arbre moteur) reposent deux galets 24 (figures 10 et 12) à 90 l'un de l'autre sur la circonférence de la came (figure la). Ces galets commandent les soupapes dTéchappe- ment des deux extrémités du cylindre..
Chaque galet 24 est monté fou dans une chape 61 portée par une pièce 62 semi- cylindrique Solidaire d'un levier 63 qui agit sur la tige de la soupape. Les deux pièces 62 entourent partiellement un axe 64 sur lequel elles peuvent osciller, et leurs ex- trémités sont logées dans des douilles 65 les maintenant contre ledit axe
De même, sur chacune des cames d'admission 2 et de détente 3, pourvues chacune de deux bossages, reposent deux galets 27 ( sur came 2) ou 28 (sur came 1) à 90 l'un de ltautre sur chaque came (figures 11 et 12), lesdits galets commandant les soupapes d'admission des deux extrémités du cylindre au moyen du dispositif ci-après;
Les galets 27 et 28 correspondant à l'une des sou- papes d'admission ont leurs axes dans un même plan passant par l'axe de l'arbre à cames8.
Cesaxes sont reliés par une tige 66 formant un côté d'un parallélogramme articulé., La tige 66 et le côté opposé du parallélogramme sont arti- culés, par leur milieu,, dans une chape ménagée dans un culbuteur 68, monté à la façon des culbuteurs de la soupape d'échappement sur le même arbre 64.
Les deux autres galets 37 et 28 à 90 des premiers donnant le mouvement à l'autre soupape d'admission sont, de même, portés par L'autre culbuteur 68, noter que si l'arbre 8 tournait à la même vitesse
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que lTarbre moteur. les diverses cames Sauraient comporté qu'un bossage au lieu de deux.
lesaxes des divers galets 24-27 et 28 auraient dû se trouver respectivement à 180 l'un de l' autre sur la circonférence des cames, c'est-à- dire tous dans le plan horizontal passant par l'axe de l'arbre 8 et que, dans ce cas, il aurait fallu deux arbres 64, placés l'un et L'autre sur la verticale passant par l'axe des galets, de façon que ces axes parcourent des arcs de cercle se trouvant sensiblement dans un plan passant par l'axe de l'arbre à cames.
Bien entendu, 1''invention n'est nullement limitée au mode d'exécution représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'arbre à cames 8 pourrait comporter des rainures rectilignes au lieu de filets de vis, les cames se déplaçant longitudina- lement sans tourner sur ledit arbre, mais comportant dans ce cas des rampes de formes appropriées. C'est ainsi que les cames, au lieu de former écrou et de se déplacer longi- tudinalement, peuvent être montées folles sur l'arbre 8, sans déplacement longitudinal, et recevoir leur nouvement par l'intermédiaire d'un érorau pouvant se déplacer longi- tudinalement et de doigts ou de tocs d'entraînement.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Advanced distribution mechanism for engines.
A distribution for reversible motors must make it possible to change the direction of travel of these motors and to vary the intake period at will, whatever the direction of travel. In general, these two operations are closely linked, for example with the aid of slides, and it is by extending the control movement of the variation of the intake beyond neutral (zero intake) that we obtain the reversal of the march.
The present invention relates to a precision valve timing mechanism for reversible elastiqae fluid engines, making it possible to carry out independently of one another the change of rate and the variation of the intake period, in such a way that the mechanic can have at his disposal two control devices (levers or handwheels with worm screw and
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nuts or any other system), one which always sere to the full stroke in one direction or the other and which will serve to reverse the rotation of the motor, this will be the gear change device. , narche ", the other which will be used to vary the admission period from the highest value to zero,
in one direction or the other of engine rotation, taking all the necessary internal positions, this will be the “trigger control unit”.
The mechanism according to the invention is remarkable in particular in that it comprises, in combination, three cams which control: one (exhaust cam) covering and the closing of the exhaust valve or valves. the second (intake cam) the opening of the intake valve (s) in both directions of .narche, the third (expansion cam) the closing of the intake valve (s) in both direction of travel, 'walnut trees to act simultaneously on the settings of the first two cams, and means for acting on the setting of the third cane,
The first two canes operated simultaneously by the "gear change device" will cause the direction of rotation of the motor to reverse,
the third cam, operated by the trigger controller "will produce the variation of the intake period.
At. accompanying drawings, given only to. By way of example, FIG. 1 is a diagram showing schematically the operation of a reversible elastic fluid motor, in both directions of travel; Figure 2 is a schematic elevational view of the oame controlling the exhaust valve showing the two extreme positions of this cam on the shaft to
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carnes for both senses of narche; Figures 3 to 5 are views, similar to Figure
2, showing the? cams which control the opening and closing of the discharge valve in different positions; FIG. 6 is a schematic side view of these two cams, showing the mode of control of the intake valve by said cams;
Figure 7 is a vertical section, along the line
7-7 of FIG. 9, of a distribution box of the type of the invention; Figure 8 is a cross section taken along line 8-8 of Figure 7; FIG. 9 is a plan view of the interior of this distribution box. the cover being removed;
Figures 10 and 11 are vertical sections, respectively along lines 10-10 and 11-11 of figure
13. another embodiment of the distribution box;
Figure 12 is a longitudinal section of the same box, taken on line 12-12 of Figure 13; Figure 13 is a plan view of the members contained in said box with the valve control rollers and rockers removed;
FIG. 14 is a schematic view in development of the grooves producing the movement of the intake and expansion cams and related to the mechanic's indicator strip; FIG. 15 is a view similar to FIG. 14 of grooves making it possible to carry out another adjustment.
Referring to the diagram of Figure 1, let a '. a, d, e, e, c the values of the angles (figure 1) A1CA. AOD1. D1OE1. E1OE, EOC1, C1OA1 described respectively by the driving crank during each of the six
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distribution phases: early admission, admission ,. rebound, early exhaust, exhaust and compression, when the driving crank turns in the direction of arrow f1 (forward) ,. In reverse gear (direction of arrow f2), we will have exactly the same distribution if the points A2 and A1, C2 and C1, D2 and D1. M2 and E1 are respectively symmetrical with respect to am diameter AE, points A2.
C2, D2 and E2 being the beginnings of early intake, expansion, early exhaust and compression for reverse gear,
In a valve distribution, the angles e, e, e and a 'can be constant In general, only the angles a and d vary.
We will call a the largest of the values that the admission period can have, and d the smallest of the values that the relaxation period can take ,,
Figure 1 shows that in forward gear (arrow f1) the exhaust valve must be open while the nw motor cranks through the angle E1OC1 = - eT e and that in reverse (arrow f2) it must be open for that the driving crank traverses the angle E2OC2 = e + and. The angle E2OC2 is therefore equal to the angle E1OC1. but offset by an angle C1OE2e e.
If we assume the valves controlled by cams rotating at the same angular speed as the motor shaft, we see that the drive cam of angular amplitude e + e can be used in both directions of travel; to move from one direction to the other, it will suffice to shift it by the angle e - and, as indicated in FIG. 2 where the cam is shown in solid lines for the direction of travel forward and in dashed lines for the direction of reverse.
The intake valve, due to the variation of the intake period, must necessarily be operated by two cams: lrune 2 (figure 3) which will always give the opening movement of the intake valve.
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whatever the direction of travel, it will be the admission cam,
The other 3 (figure 3) which will always give the closing movement of the inlet valve whatever the direction of travel, it will be the expansion cam,
With the cams 2 and 3 cooperate (figure 6) two rollers 4 and 5 linked to the intake valve as will be indicated later, The intake valve will be open when the two rollers 4 and 5 are together on the two bosses, it will be closed when a single roller or both rollers at the same time have left their respective bosses,
The two rollers have the same setting, that is to say that their centers always remain in the same plane passing through the axis of the camshaft,
Figure 1 shows that for forward travel (arrow f. The intake valve must open when the driving crank goes to OA1. It is therefore necessary that at this moment the roller 4 of the intake cam 8 approaches the ramp. cam vane rise (figure 3) and that the roller 5 of the detent oame 3 is already mounted on this last cam; this requires that the ramp for raising the detent cam is at a point y1 preceding A1 at an angle any Kr. The valve must close when the driving crank goes to OD1.
It is therefore necessary that at this moment the roller 5 of the expansion cam 3 arrives at the end of the descent ramp of this cam, the roller 4 of the inlet oame 2 being still on its cam for a certain period. time, up to point x1. for example, lying beyond D1 at any angular distance y. It can be seen that to achieve full forward admission, the intake cam 2 must have an angular amplitude a + a + K and be wedged so that its upward ramp begins at A1 and the expansion cam 3 has an angular amplitude a @ a '+ K' and is wedged so that the end of its descent ramp is at D1 = The stroke of the piston, during the period of ad-
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mission, will be represented by Ad1.
If we shift the 3 peuls expansion cam, so as to bring the descent ramp to point D'1 (figure 4) instead of point D1, without touching inlet cam 2, point A1 does not move, and doing the same. reasoning that previously we see that early admission always starts at A1 and that the end of admission occurs at D'1. The piston stroke during the intake period will then be represented by Ad'1. It can therefore be seen that in order to vary the intake period, and consequently the expansion period, it suffices to shift the expansion cam 3 without touching the intake cam 2.
Leaving the detent cam wedged as in figure 4, if we shift the intake cam 2 by an angle a + K-a '. point X1 comes to point A2 (figure 5). This simple offset of the intake cam alone reverses the direction of travel. In fact, with the driving crank then rotating in the direction of the arrow 'in FIG. 1, the roller 4 of the intake cam 2 meets the on-ramp of this cam when the driving crank passes through CA2. while trigger 5 of trigger cam 3 is already on cam since drive crank passed through oy'2 and valve closing occurs when drive crank passes through CD2. The piston stroke during admission is then represented by Ad'2.
Then leaving the intake cam 2 in position A2 x2, the adjustment of the expansion cam can be varied so as to give the descent ramp D'2 all the positions - from Da (maximum intake) to 'to A (zero admission) and, consequently, obtain in reverse all the admission periods from Ad2 to 0,
It should be noted that the angles E and K can be zero.
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The reversal of the course will be carried out by the simultaneous displacement of the two cams of admission and exhaust, the first of an angle a + K - a ', the second of an angle e - e'. The variation of the intake period, and therefore of the relaxation period, will be obtained, whatever the direction of movement, by the sole shift of the expansion valve.
The mechanic will therefore have at his disposal, as provided for above, two control devices: (lever or handwheel with endless screw and nut or any other system), one which will always be at full stroke in one direction or in the another and which will simultaneously shift the intake cam by angle a + Il - a 'and the exhaust cam by 14' angle e - e '. it will be the "gear change apparatus"; the other which will only be used to: offset the expansion cam and will be able to take all the necessary positions to vary the intake at will in any one of the directions of travel from 0 to angle a, it will be the "trigger control apparatus".
The latter device will be fitted with two different graduations, one for forward travel, the other for reverse.
If it is desired to provide the mechanic with only a little control organ (respect for custom or mechanical subjection, or any other cause), the two operations can be combined. An example of this combination will be given in the description given below of one of the embodiments of the distribution according to the invention.
There is shown in Figures 7 to 9 a first embodiment of a distribution mechanism of the type of the invention. In this exemplary embodiment, a box 6 encloses and supports by bearings 7 a shaft 8 parallel to the motor shaft and rotating at the same speed as this shaft. The shaft 8 forms over its entire length a multi-threaded screw with a very long pitch (figure 7)
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in order to reduce the reactions on nuts 9, 10 and 11 which can move longitudinally and by turning on this shaft.
The nut 9 has on the periphery a circular groove 12 dahs which engages a collar 1.5Ç in two pieces assembled by bolts, for example, the width of the groove 12 is equal to that of the collar which hangs in said groove. , so that there is no side play of clamp 13 in nut 9.
The collar 13 carries journals 14 (FIGS. 8 and @ on which are articulated two connecting rods 15 symmetrical with respect to the vertical plane passing through the axis of the shaft 8. These rods are concealed on a shaft 16 perpendicular to the shaft. 8 and mounted oscillating on the walls of the box 6.
Likewise, the other two nuts 10 and 11 receive collars 17 and 18 which are connected by connecting rods 19 and 20 to shafts 21 and 22 parallel to the shaft 16.
Three cams 1, 2, 3 are idle mounted on the longitudinal shaft 8, controlling the one 1 cover and the closing of the exhaust valve, the second 2 the opening of the intake valve, and the third 3 is the closing of the inlet valve.
On each of these cams are fixed, by screwing for example, fingers 23 which engage in holes made in the nuts 9, 10 and 11. The exhaust cam 1 is thus integral in rotation with the nut. 9, while the intake cam 2 is integral in rotation with the nut 10, and the detent cam 3 of the nut 11,
A roller 24 (Figures 8 and 9) carried by a rod 25 which slides in the box 6 and controls the exhaust valve, bears on the casing 1 under the action of a spring 26. Likewise, on each cam 2 or 3 is supported,
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under the action of a return spring, a roller 27 or 28 carried by a rod 29 or 30.
The rods 29 and 30 are connected by a balance 31 whose midpoint 32 controls the inlet valve by punch (case of FIG. 9), rocker, amplifier lever or any other device,
The two rods 29 and 30 and the two rollers 27 and 28 are arranged so that the axes of these two rollers are always in the same plane passing through the axis of the camshaft. With this arrangement (Figures 6 and 9), the displacement of the midpoint 32 of the balance 31, which controls the valve, is always equal to the demi-somne of the displacements of the axes of the rollers, and the point of attack of the rams. - Pes of canes 2 and 3 does not undergo any variation having an influence on the theoretically planned distribution.
To rotate the exhaust cam at the same time
1 with an angle e - e 'and the intake cam 2 with an angle a + K - a' (or a - a 'if K is zero), it suffices to give the connecting rods 15 and 19 (the proportional lengths to ee 'and a + K -a' (or - a ') and to connect them by a connecting rod 33 (represented in) broken lines in FIG. 7) and which is parallel to the plane of axes 16 and 21.
Preferably, to prevent arcs from excessive inclinations of this rod, two rods of the same length 34 and 35 are wedged on the pins 16 and 21, connected by a rod 36, the two rods 34 and 35 being perpendicular to the plane of the axes 16 and 21 when the nuts are in their average position, that is to say when the connecting rods 15 and 19 are vertical,
To reverse the course, it suffices to rotate one of the two axes 16 or 31 by the desired angle so that the other axis thus connected turns by the same angle. At the same time, the
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nuts 9 and 10 move longitudinally under the action of connecting rods 15 and 19, turning on shaft 8.
These nuts drive the cams 1 and 2 in rotation respectively with angles proportional to the longitudinal displacements of these nuts, displacements which are themselves proportional to the lengths of the connecting rods 15 and 19, therefore to the angles e - e 'or a + K - a '(or a - a'). The control of the expansion cam 3 to vary the intake period will be done by rotating the axis 22 of the desired angle, which causes a determined offset of the cam 3,
It should be noted that the ends of the connecting rods 15-19-20 describe arcs of circles and not straight lines parallel to the axis of the shaft 8. It is therefore necessary to spare, between the bottom of the grooves 12, nuts 9-10 - 11 receiving the clamps and the interior surfaces of these clamps, sufficient clearance.
To control the exhaust and intake valves at the other end of the cylinder, it suffices to symmetrically double, with respect to the vertical plane passing through the shaft 8, the system of rollers 24-27-28, the balance 31 and the valve movement transmission crew.
Note that, for a determined pitch of screw 8, the displacements of nuts 9-10-11 will be proportional to the offset angles of tails 1-2-3 and, consequently, the size of box 6 will be function of the sum of these offset angles, which are determined by the distribution to be obtained. These offset ahgles can be reduced by reducing in a ratio of 1 the speed of rotation of n the camshaft relative to the speed of rotation of the engine.
In fact, if the speed of the camshaft is 1 of the speed of the engine, it suffices to distribute also on the circumference n cams of an amplitude
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angular equal to 1 of the theoretical amplitude by wedging the n rollers controlling the valves at opposite ends, at
180 from each other. The angular amplitudes of the osms n being thus reduced in the ratio 1, the angles of n offset are also reduced as well as the displacement lengths of the nuts.
There is shown in Figures 10.11.12 and 13 an embodiment of a distribution mechanism of the type of the invention, complicated on purpose with a combination allowing the mechanic to have only one control device to operate and to operate. a device intended to rotate the camshaft at a speed half that of the motor shaft
According to this example of execution, a boot 6 encloses and supports, by bearings, three shafts 8, 37 and 50, parallel to the motor shaft. The shaft 37 receives its movement from the motor shaft and turns at the same speed as this shaft, it carries a toothed pinion 38 which meshes with a toothed pinion 39, of double diameter, wedged on the shaft 8., The shaft 8 therefore turns at half speed of the shaft -engine.
This shaft 8 forms, over its entire length, a multi-threaded screw with a very elongated pitch. The three cams (1 exhaust, 2 intake, 3 expansion) themselves form a nut on this shaft 8.
On the intake cam 2 is screwed laterally a sleeve 46 (Figure lE) provided with heels 41. capable of coming into contact with heels 42, of the exhaust cam 1. The fitting of these heels 41 and 42 is of the bayonet type. A determined clearance is provided between the heels 41 and 42 so that the driving of one of the cams 1 or 8 by the other cam takes place only after the first has completed part of its race.
Between the cams 1 and 2, a collar 43 is mounted
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crazy on the sleeve 46 by denials 44. This collar is guided so as not to be able to turn and carries, by
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example, for this purpose, an appendix 45 (Figures 10 and 12) sliding in a longitudinal groove 46, disposed at the bottom of the box 6. On the other hand, this collar carries projections without play so that, in its movement parallel to the axis of the camshaft, it drives the sleeve 46, therefore the cam 2.
It can be seen immediately that by moving the collar 43 parallel to the axis of the camshaft by a length determined by the pitch of the screw, it is possible to rotate the
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cam S from an angle! + K - a ', and that by giving the clearance existing between the heels 41 and 42 a value corresponding to the difference of the angles! + K - t and -, T. cam 1 will only be driven after cam 2 has rotated by angle (a * K - a ') - (e - er}, so cam 1 will not rotate that of the angle * - e '.
It will therefore suffice to connect the collar 43 by any mechanical means to
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"the gear change apparatus" of the .mechanism so that the latter, by maneuvering it fully to one side or the other, simultaneously shifts cama 2 by
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11angle + -! and the cam 1 of the angle e - el,
Likewise, on the cam 3 (detent) is screwed laterally a sleeve 53 (FIG. 9) on which is mounted a collar 54, retained between the cam 3 and an edge 55 of said sleeve by means of bearings 56.
This collar 54 also comprises an appendage 57 sliding
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sant in the groove 46, which prevents it from turning.
It will be enough to connect this necklace 54 by a means
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mechanical to "U trigger control device" of the mechanic so that the latter can vary at will the setting of the oame 3, therefore the moment of the closing of the
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admisaion valve,
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By way of example, the apparatus shown comprises a combination allowing the mechanic to have only one control member. This combination consists of a shaft 50 carrying drums 49 and 60. Particularly shaped grooves 48 and 59 are formed respectively in these drums ,, In the groove 48 slides a bolt 47 carried by the collar 43 controlling the exhaust cams 1 and inlet 2; in the groove 59 slides a roller 58 carried by the collar 54 controlling the release cam 3.
The shaft 50 carries a toothed wheel 51 meshing with a rack 52 sliding in the boot 6, operated by the mechanic and which allows the shaft 50 to be turned by 350. therefore to modify, at will, the position of cams 1, 2 and 3
There is shown in Figure 14 the grooves 48 and 59 of the drums 49 and 60 developed in plan. It can be seen that if the drums are in the position for which the rollers 17 and 18 are on the line aa '. the distribution gives the forward gear with zero admission. As the drums rotate, the grooves 48 and 59 move past the rollers 47 and 58 until they reach bb '.
During this time, the groove 48 being in a plane perpendicular to the axis of the shaft 50, the roller 47 does not move, the cams 1 and 2 remain stationary, but the ca. trigger 3 takes all the positions for an increasingly large intake, up to the maximum intake. From bb 'to cc' is the reversal of the market. The roller 47, sliding in the inclined part of the groove, drives the intake cam 2 which rotates by the angle a + X - a 'and the cam 2. after taking up the play between the heels 41 and 42, drives to in turn the exhaust cam 1 which rotates by angle - e '. During this time, the trigger cam 3 comes to position
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to give the greatest admission in the rear port.
The mechanic must never leave the step in any position between bb 'and ce'. From cc 'to dd', the intake and exhaust cams do not move. folds and the expansion cam 3 is placed successively in all the positions so that the admission, in reverse gear, varies from the maximum to 0. It is quite obvious that one can, according to the shapes given in the grooves 48 and 59, obtain different combinations, for example the one shown in figure 15.
Of course, the shaft 50 carrying the grooved drums 49 and 60 can be replaced by any other device, for example by a plate with suitable grooves moving longitudinally while the rollers sliding in the grooves move laterally. elsewhere. this assembly, - instead of being housed in the distribution box 6, can be located outside this box and be placed within reach of the mechanic, otherwise the two movements produced would be transmitted to the boot by two systems of connecting rods and levers.
Note (Figures 10 and 12) that, in the reverse gear position, the exhaust cam 1 is no longer applied to the pinion 39, as in the forward gear, and, being maintained only in a direction by the heels 41 and 42, could in a certain direction of rotation of the camshaft 8 be driven in this movement. To prevent it, two fingers 69, carried by the pinion 39, slide in openings 70 of the. exhaust cam 1 and lock it in its reverse position, at this time coming to press in the ends of the openings.
The intake and exhaust valves are controlled by transmitting to the valve stems, by any mechanical means (which strikers, amplified levers)
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cateurs or other system) the movement of the rollers rolling on the quail. In the example chosen, rocker arms were provided, the valves being supposed to have a vertical axis
On the exhaust cam 1 which has two bosses 7 and 72 (the camshaft rotating at a speed half that of the motor shaft) rest two rollers 24 (figures 10 and 12) at 90 one of the the other on the circumference of the cam (figure la). These rollers control the exhaust valves at both ends of the cylinder.
Each roller 24 is mounted idle in a yoke 61 carried by a semi-cylindrical part 62 integral with a lever 63 which acts on the valve stem. The two parts 62 partially surround an axis 64 on which they can oscillate, and their ends are housed in bushings 65 holding them against said axis.
Likewise, on each of the inlet 2 and expansion 3 cams, each provided with two bosses, rest two rollers 27 (on cam 2) or 28 (on cam 1) at 90 to each other on each cam (figures 11 and 12), said rollers controlling the inlet valves at both ends of the cylinder by means of the device below;
The rollers 27 and 28 corresponding to one of the intake valves have their axes in the same plane passing through the axis of the camshaft8.
These axes are connected by a rod 66 forming one side of an articulated parallelogram., The rod 66 and the opposite side of the parallelogram are articulated, by their middle, in a yoke formed in a rocker arm 68, mounted in the manner of Exhaust valve rocker arms on the same shaft 64.
The other two rollers 37 and 28 to 90 of the first giving movement to the other intake valve are, likewise, carried by the other rocker arm 68, note that if the shaft 8 was rotating at the same speed
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than the motor shaft. the various cams Would have included one boss instead of two.
the axes of the various rollers 24-27 and 28 should have been respectively 180 to each other on the circumference of the cams, that is to say all in the horizontal plane passing through the axis of the shaft 8 and that, in this case, it would have been necessary to have two shafts 64, one and the other placed on the vertical passing through the axis of the rollers, so that these axes traverse arcs of a circle lying substantially in a plane passing through the axis of the camshaft.
Of course, 1''invention is not limited to the embodiment shown and described, which was chosen only by way of example. Thus the camshaft 8 could comprise rectilinear grooves instead of screw threads, the cams moving longitudinally without turning on said shaft, but in this case comprising ramps of suitable shapes. It is thus that the cams, instead of forming a nut and moving longitudinally, can be mounted idle on the shaft 8, without longitudinal displacement, and receive their newness by means of an erorail which can move. longitudinally and with training fingers or tocs.
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