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DISPOSITIF D'ATTAQUE DE L'ARBRE MOTEUR DANS LES
MOTEURS A EXPLOSION.
La présente invention concerne les moteurs à explosion.
On sait que le mouvement de va-et-vient des pistons dans les cylindres des moteurs à explosion tels que les mo- teurs d'automobiles par exemple, est transformé en un mouve- ment continu de rotation de l'arbre du moteur par l'intermé- diaire d'un vilbrequin dont les manchons et les flasques d'arbre-manivelle constituent des bras de leviers pour la transformation du mouvement rectiligne en mouvement de rota- tion.
L'emploi- de vilbrequins de ce genre, bien que générali-
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sé, présente des inconvénients au point de vue de la trans- formation des efforts. En effet, lors de l'explosion de la charge dans les cylindres, la tige du piston se trouve sensi- blement dans le prolongement des flasques d'arbre-manivelle, c'est-à-dire dans la position la plus défavorable pour l'e- xercice de l'effort d'explosion des gaz sur le bras de levier constitué par le vilbrequin.
On sait en effet que la transmission de l'effort en vue de la rotation de l'arbre moteur s'effectue d'une façon op- timum lorsque l'application de l'effort se fait perpendicu- lairement ou suivant une direction proche de la normale à l'extrémité du bras de levier.
D'autre part, la construction du vilbrequin exige, pour la réalisation de l'équilibre des parties excentrées en mou- vement, la formation de contrepoids dont le réglage est par- ticulièrement délicat. La fabrication et l'équilibrage des vilbrequins exigent donc des soins tout particuliers qui en font un organe coûteux et en même temps délicat.
La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et de procurer un dispositif d'attaque de l'ar- bre moteur dans les moteurs à explosion, qui permette de ne plus faire usage du vilbrequin et d'exercer l'effort de pres- sion du piston dans la direction la plus favorable à l'extré- mité du bras de levier chargé de provoquer la rotation de l'arbre moteur. -
Dans ce but, le dispositif objet de l'invention est ca- ractérisé en ce qu'il est constitué par un bras de levier qui est relié à l'extrémité de la tige du piston de manière à recevoir les efforts dans une direction voisine de la per- pendiculaire à l'extrémité du bras et qui coopère, par l'in- termédiaire de cliquets, avec une roue à rochet calée sur l'arbre moteur.
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Dans la réalisation pratique de l'invention, le bras de levier est monté de manière à pouvoir pivoter librement autour de l'arbre moteur. Chaque piston est ainsi relié à un bras de levier qui agit sur une roue à rochet de telle sorte que l'action successive des pistons provoque une rotation continue de l'arbre moteur et des roues dentées calées sur lui.
Pour reporter à leur position de départ les pistons abaissés par l'explosion, il est fait usage d'un second bras qui est relié à la tige du piston, et qui est actionné par un organe de poussée mis en action par un axe auxiliaire dont la rotation dépend de celle de l'arbre moteur.
Afin d'éviter que, lors de l'explosion, des efforts ne soient transmis à ce second bras, celui-ci est rendu indé- pendant de l'organe de poussée qui ne peut agir sur lui que lorsque le piston a accompli l'entièreté de sa course vers le bas.
Pour bien faire comprendre l'invention, on en donnera ci-après deux exemples de réalisation.
La figure 1 est une vue schématique en élévation, d'un dispositif d'attaque d'un arbre moteur par roue à rochet, dans lequel le dispositif de relèvement du piston est cons- titué par une came.
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, dans laquelle le dispositif de relèvement du piston est formé par un disque poussoir à ressort.
La figure 3 montre à échelle agrandie, un détail du dispositif de relèvement de la figure 2.
Dans ces figures, 1 désigne un cylindre d'un moteur à explosion de type quelconque, dans lequel se déplace dans un mouvement de va-et-vient sous la pression des gaz explosés dans la chambre 2, un piston 3 dont la tige 4 est, conformé-
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ment à l'invention, reliée à l'extrémité 5 d'un bras de le- vier 6 qui pivote librement autour de l'arbre moteur 7. La position de ce bras de levier 6 est déterminée de manière qu'il recoive l'action de poussée de la tige 4 dans une di- rection voisine de la perpendiculaire à l'extrémité du bras.
L'angle que font la tige 4 et le bras 6, oscille ainsi entre un angle obtus légèrement plus grand que l'angle droit et un angle aigu légèrement plus petit que l'angle droit.
Le bras 6 porte des cliquets 8 et 9, qui coopèrent avec une roue à rochet 10 calée sur l'arbre 7.
Chaque piston d'un moteur agit ainsi sur un bras 6 li- bre sur l'arbre 7 et sur une roue à rochet 10 calée sur cet arbre 7.
L'action de pression exercée successivement par les ti- ges 4 des pistons 3 sur les bras de levier 6, communique un mouvement continu de rotation à l'arbre 7, qui entraine avec lui les roues à rochet 10 qui en sont solidaires.
Il en résulte que lorsque l'un des bras 6 se trouve dans une position correspondante à la position inférieure de la course du piston qui le commande, les cliquets 8 et 9 pas- sent d'un cran à l'autre de la roue 10, qui poursuit son mou- vement de rotation par suite de son calage sur l'arbre 7. Le piston est ainsi rendu indépendant de la roue 10 lorsqu'il est arrivé au bas de sa course, et il est nécessaire de pré- voir un moyen de le .replacer- à sa position de départ pour l'explosion suivante dans le cylindre correspondant.
De nombreux moyens de remise en place du piston peuvent être adoptés.
Dans l'exemple de la figure 1, il est fait usage d'un levier 11 qui pivote autour d'un axe 12 et qui est relié par un bras de liaison 13 à la tige 4 du piston. Une came 14 ca- lée sur un axe 15, dont le mouvement de rotation dépend par @
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tout moyen approprié de transmission de la rotation de l'ar- bre 7, coopère avec ce levier 11 de manière que lors de la descente du piston 3 et de sa tige 4 entrainant le pivote- ment vers le bas du levier 11, il n'existe aucun contact en- tre celui-ci et la came 14. Celle-ci continuant alors son mouvement de rotation par suite de son calage sur l'axe 15, soulevé progressivement le levier 11, qui ramène dans sa po- sition de départ le piston 3.
Afin d'éviter qu'en cas de raté à l'allumage, le piston 3 n'accomplisse pas son mouvement d'abaissement puisqu'il est indépendant de la roue 10 pour l'un des sens de rotation de celle-ci par suite de la position des cliquets 8 et 9, une came auxiliaire 16 calée sur un axe 17, qui tourne dans le même sens et avec la même vitesse que l'axe 15, est dis- posée au-dessus du levier 11 de manière à exercer une pous- sée vers le bas sur ce levier pour l'abaisser et provoquer, par la position correspondante du piston, l'évacuation des gaz non explosés.
Suivant une autre forme d'exécution du moyen de remise en place du piston montré figures'2 et 3, la tige 4 du pis- ton 3 est reliée à un levier 18 dont l'extrémité 19 est at- tachée à un axe de pivotement 20 maintenu à l'extrémité d'un petit bras 21 qui pivote librement autour d'un axe 22. Celui- ci est animé d'un mouvement de rotation dépendant de celui de l'arbre 7, par exemple par l'intermédiaire d'un système d'engrenages représenté schématiquement par l'un de ses élé- ments 23. Le petit bras 21 porte une butée 24 sur laquelle s'appuie une douille 25 qui coulisse dans un logement 26 d'un disque 27 calé sur l'axe 22 et qui comporte intérieure- ment un ressort 28 prenant appui contre le fond du logement 26.
L'ergot 24 peut se déplacer dans un évidement 29 de ce
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disque.
Dans ces conditions, lorsque le piston 3 s'abaisse en faisant tourner la roue à rochet 10 par le bras de levier 6 et les cliquets 8 et 9, il entraine en même temps le levier 18 dont l'extrémité 19 accomplit une demi-rotation autour de l'axe 22, le petit bras 21 reliant librement l'axe 22 à l'axe de pivotement 20. Pendant ce mouvement qui se fait sans aucune résistance, le disque 27 accomplit également une rotation, car il est entrainé par l'axe 22 dont le mouvement dépend de la rotation de l'arbre 7.
Lorsque le piston 3 arrive au bas de sa course, le pe- tit axe 20 se trouve également dans la zône inférieure de sa trajectoire et y resterait si le disque 27, poursuivant sa rotation, n'exerçait une poussée sur l'ergot 24 solidaire du petit bras 21. Celui-ci ainsi poussé, termine sa trajectoire remontante et, par le levier 18, remet le piston 3 à sa po- sition de départ.
Dès que le petit bras 21 occupe une position verticale et ne pèse plus par son poids sur le ressort 28 qui se trou- vait comprimé dans la course ascendante du petit bras 21, celui-ci est repoussé en avant par ce ressort et occupe une position dépassant le point mort lorsque l'explosion suivan- te s'opère dans la chambre 2. De cette manière, l'articula- tion entre le levier 18 et le petit bras 21 est libre et ne reçoit pas d'effort. Tout l'effort d'abaissement du piston s'exerce donc sur l'arbre 7, et celà par une transmission sensiblement normale au bras de levier 6 qui commande l'ar- bre 7 et qui assure ainsi un rendement optimum.
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DRIVE SHAFT ATTACK DEVICE IN THE
EXPLOSION ENGINES.
The present invention relates to internal combustion engines.
It is known that the reciprocating movement of the pistons in the cylinders of internal combustion engines such as automobile engines for example, is transformed into a continuous rotational movement of the motor shaft by the 'intermediary of a crankshaft whose sleeves and crankshaft flanges constitute lever arms for the transformation of rectilinear motion into rotary motion.
The use of crankshafts of this kind, although general
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Sé, has drawbacks from the point of view of the transformation of forces. In fact, when the charge in the cylinders explodes, the piston rod is found to be substantially in line with the crankshaft flanges, that is to say in the most unfavorable position for the cylinder. 'E- xercising the force of gas explosion on the lever arm formed by the crankshaft.
It is in fact known that the transmission of the force with a view to the rotation of the motor shaft takes place in an optimum manner when the application of the force is made perpendicularly or in a direction close to. normal to the end of the lever arm.
On the other hand, the construction of the crankshaft requires, in order to achieve the balance of the moving eccentric parts, the formation of counterweights, the adjustment of which is particularly delicate. The manufacture and balancing of crankshafts therefore require very special care which makes them an expensive and at the same time delicate component.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to provide a device for attacking the motor shaft in internal combustion engines, which makes it possible to no longer use the crankshaft and to exert the force. piston pressure in the most favorable direction at the end of the lever arm responsible for causing the motor shaft to rotate. -
For this purpose, the device which is the subject of the invention is characterized in that it consists of a lever arm which is connected to the end of the piston rod so as to receive the forces in a direction close to the perpendicular to the end of the arm and which cooperates, by means of pawls, with a ratchet wheel wedged on the motor shaft.
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In the practical embodiment of the invention, the lever arm is mounted so as to be able to pivot freely around the motor shaft. Each piston is thus connected to a lever arm which acts on a ratchet wheel so that the successive action of the pistons causes a continuous rotation of the motor shaft and of the toothed wheels wedged on it.
To return the pistons lowered by the explosion to their starting position, use is made of a second arm which is connected to the piston rod, and which is actuated by a thrust member actuated by an auxiliary axis of which the rotation depends on that of the motor shaft.
In order to prevent forces from being transmitted to this second arm during the explosion, the latter is made independent of the thrust member which can only act on it when the piston has completed the entire race down.
To make the invention fully understood, two exemplary embodiments will be given below.
FIG. 1 is a schematic elevational view of a device for driving a motor shaft by means of a ratchet wheel, in which the device for raising the piston is constituted by a cam.
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, in which the device for raising the piston is formed by a spring-loaded push disc.
Figure 3 shows on an enlarged scale, a detail of the lifting device of Figure 2.
In these figures, 1 designates a cylinder of an internal combustion engine of any type, in which moves in a reciprocating movement under the pressure of the gases exploded in the chamber 2, a piston 3 whose rod 4 is , conform-
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ment to the invention, connected to the end 5 of a lever arm 6 which pivots freely around the motor shaft 7. The position of this lever arm 6 is determined so that it recoives the pushing action of the rod 4 in a direction close to the perpendicular to the end of the arm.
The angle formed by the rod 4 and the arm 6 thus oscillates between an obtuse angle slightly greater than the right angle and an acute angle slightly smaller than the right angle.
The arm 6 carries pawls 8 and 9, which cooperate with a ratchet wheel 10 wedged on the shaft 7.
Each piston of an engine thus acts on an arm 6 free on the shaft 7 and on a ratchet wheel 10 wedged on this shaft 7.
The pressure action exerted successively by the rods 4 of the pistons 3 on the lever arms 6, communicates a continuous rotational movement to the shaft 7, which drives with it the ratchet wheels 10 which are integral with it.
As a result, when one of the arms 6 is in a position corresponding to the lower position of the stroke of the piston which controls it, the pawls 8 and 9 move from one notch to the other of the wheel 10. , which continues its rotational movement due to its setting on the shaft 7. The piston is thus made independent of the wheel 10 when it has reached the bottom of its stroke, and it is necessary to provide a means of .replacer- it to its starting position for the next explosion in the corresponding cylinder.
Many means of replacing the piston can be adopted.
In the example of FIG. 1, use is made of a lever 11 which pivots about an axis 12 and which is connected by a connecting arm 13 to the rod 4 of the piston. A cam 14 set on an axis 15, the rotational movement of which depends on @
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any suitable means of transmitting the rotation of the shaft 7, cooperates with this lever 11 so that during the descent of the piston 3 and its rod 4 causing the downward pivoting of the lever 11, it does not 'there is no contact between the latter and the cam 14. The latter then continuing its rotational movement as a result of its wedging on the axis 15, progressively raising the lever 11, which returns to its starting position. piston 3.
In order to prevent that in the event of a misfire, the piston 3 does not perform its lowering movement since it is independent of the wheel 10 for one of the directions of rotation of the latter as a result from the position of the pawls 8 and 9, an auxiliary cam 16 fixed on an axis 17, which rotates in the same direction and with the same speed as the axis 15, is placed above the lever 11 so as to exert a downward push on this lever to lower it and cause, by the corresponding position of the piston, the evacuation of unexploded gases.
According to another embodiment of the means for replacing the piston shown in FIGS. 2 and 3, the rod 4 of the piston 3 is connected to a lever 18, the end 19 of which is attached to a pivot pin. 20 held at the end of a small arm 21 which pivots freely around an axis 22. The latter is driven by a rotational movement dependent on that of the shaft 7, for example by means of a system of gears represented schematically by one of its elements 23. The small arm 21 carries a stop 24 on which rests a bushing 25 which slides in a housing 26 of a disc 27 wedged on the axis 22 and which internally comprises a spring 28 bearing against the bottom of the housing 26.
The lug 24 can move in a recess 29 of this
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disk.
Under these conditions, when the piston 3 is lowered by rotating the ratchet wheel 10 by the lever arm 6 and the pawls 8 and 9, it simultaneously drives the lever 18, the end 19 of which performs a half-rotation. around the axis 22, the small arm 21 freely connecting the axis 22 to the pivot axis 20. During this movement which takes place without any resistance, the disc 27 also performs a rotation, because it is driven by the axis 22 whose movement depends on the rotation of shaft 7.
When the piston 3 reaches the bottom of its stroke, the small axis 20 is also in the lower zone of its trajectory and would remain there if the disc 27, continuing its rotation, did not exert a thrust on the integral lug 24. of the small arm 21. The latter thus pushed, ends its upward trajectory and, using the lever 18, returns the piston 3 to its starting position.
As soon as the small arm 21 occupies a vertical position and no longer weighs by its weight on the spring 28 which was compressed in the upward stroke of the small arm 21, the latter is pushed forward by this spring and occupies a position exceeding the neutral point when the next explosion takes place in the chamber 2. In this way, the articulation between the lever 18 and the small arm 21 is free and does not receive any force. All the force for lowering the piston is therefore exerted on the shaft 7, and this by a transmission substantially normal to the lever arm 6 which controls the shaft 7 and which thus ensures optimum efficiency.