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"MECANISME DE DEPLACEMENT DES CAMES D'UN MOTEUR A COMBUSTION IN-
TERNE DIRECTEMENT REVERSIBLE" .
La présente invention est relative à un mécanisme permet- tant, dans un moteur à combustion interne directement réversi- ble, de substituer, par glissement longitudinal d'un.arbre à cames, des cames convenant pour un sens de rotation du moteur à d'autres cames convenant pour l'autre sens de rotation.
Dans les moteurs réversibles actuellement connus, on utili- se généralement un mécanisme écartant simultanément des cames, des galets reposant sur celles-ci, faisant ensuite glisser l'ar- bre à cames de manière à substituer au jeu de cames en action, le jeu convenant pour le sens de rotation inverse, et ramenant finalement tous les galets vers les cames. Un tel dispositif requiert pour sa manoeuvre un effort considérable, de sorte que l'on doit faire usage, au détriment de la rapidité de la manoeu- vre, d'une commande à main très démultipliée ou faire appel à des servo-moteurs puissants.
De toute façon, la manoeuvre s'ac-
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compagne de la fermeture brusque de certaines soupapes et du contact brusque de certains galets avec les bossages correspon- dants, d'où résultent des chocs importants si l'on cherche à accélérer l'opération, surtout si le moteur n'est pas à l'arrêt lorsqu'on effectue celle-ci.
En vue de remédier à cet inconvénient, on a proposé un deu- xième type de mécanisme dans lequel, d'une part, les cames d'ad- mission et les cames d'échappement de chaque cylindre pour les deux sens de rotation sont groupées sur un même bloc tournant avec l'arbre à cames et pouvant être déplacé axialement le long d'une clavette sur cet arbre, de façon à amener dans la posi- tion de service les cames relatives au nouveau sens de rotation et dans la position hors service les cames relatives au sens de rotation à inverser et dans lequel, d'autre part, le déplacement de chaque bloc ainsi constitué est commandé par la rotation même du moteur au moment où tous les bossages des cames du bloc consi- déré sont inactifs.
Ce mécanisme présente l'inconvénient de provoquer une usure rapide du bloc de cames ou de la clavette.
La présente invention a comme objet un mécanisme de cons- truction plus simple que celui de ce dernier type, qui ne pré- sente pas l'inconvénient de celui-ci parce que les cames sont sc lidaires de l'arbre à cames comme dans le premier type de méca- nisme susdit mais qui cependant ne présente pas les inconvénients de ce premier type.
A cet effet, dans le mécanisme suivant l'invention, les or- ganes qui sont directement actionnés par les cames sont con- traints de quitter leur position normale de travail quand l'arb= à cames est déplacé et sont sollicités par des moyens élastiques à occuper leur position normale de travail, chacun de ces organe: étant libéré de la contrainte qui lui est imposée à un moment choisi de telle manière qu'il puisse revenir en position de tra- vail sans sauter, par l'effet des forces de rappel normalement
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prévues dans le mécanisme, en bas du bossage de la came à mettre hors service et sans heurter le bossage de la came à mettre en service.
Suivant une particularité complémentaire, les organes direc- tement actionnés par les cames ne sont abandonnés à l'action des moyens élastiques destinés à les ramener en position de travail qu'après que le moteur a commencé à tourner dans le nouveau sens de rotation.
Dans une forme de réalisation particulière, chaque organe directement actionné est entraîné directement ou indirectement par un plateau solidaire de l'arbre à cames et présentant dans chaque face une encoche destinée à provoquer l'échappement de l'organe directement actionné ou d'un organe auxiliaire réuni au précédent d'une manière élastique.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaî- tront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes d'exécution du mécanisme suivant l'in- vention.
La figure 1 est une vue en élévation après coupe par un plan suivant la ligne 1-1 de la figure 2 dans une première forme d'exécution du mécanisme suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en plan après coupe suivant la li- gne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation d'une deuxième forme d'exécution du mécanisme suivant l'invention.
La figure 4 est une vue en plan après coupe suivant la li- gne IV-IV de la figure 3.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de réfé- rence désignent des éléments identiques.
Le mécanisme représenté aux figures 1 et 2 comprend un ar- bre à cames 2 sur lequel sont calées deux cames 3 et 4 servant commander un des éléments dont les déplacements doivent se faire
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à des moments différents suivant le sens dans lequel tourne un moteur à combustion interne directement réversible. Un de ces éléments est, par exemple, la soupape d'admission d'un des cylin- dres de ce moteur. La queue de cette soupape est actionnée par l'intermédiaire d'une tige 5.
Supposons que la came 3 provoque le soulèvement de cette soupape d'admission lorsque le moteur tourne dans un sens, par exemple, celui qui sera désigné ci-après par "marche avant" et que la came 4 sert à soulever la soupape d'admission pendant la rotation du moteur en sens opposé, c'est-à-dire dans le sens dési gné ci-après par "marche arrière".
La tige 5 présente à son extrémité opposée à celle par la- quelle elle actionne la soupape d'admission un plateau 6 de forme allongée (voir figure 2 où ce plateau et la tige 5 sont repré- sentés en traits mixtes parce qu'ils se trouvent au-dessus du pla, de coupe II-II de la figure 1).
Entre le plateau 6 et les cames 3 ou 4 est interposé un or- gane directement actionné par l'une ou l'autre de ces cames.
Cet organe se présente sous la forme d'un bras 7 solidaire d'un moyeu 8 qui pivote autour d'un pivot 9. Le moyeu 8 est compris entre les deux branches 10 d'un étrier qui peut coulisser paral- lèlement à l'axe du pivot 9. Cet étrier est guidé par ce pivot ainsi que par des bagues 11 et 12 calées sur une tige 13. Ces bagues 11 et 12 sont immobilisées axialement sur la tige 13 au moyen de goupilles 14. L'étrier 10 est constamment sollicité à occuper une position telle que celle où il est représenté à la figure 2,sous l'action d'un ressort 15 appliquant des plateaux 16 contre les extrémités des bagues 11 et 12.
Sur l'arbre à cames 2 est également calé un plateau 17.
Ce plateau sert à entraîner le bras 7 dans le même sens que l'ar- bre à cames 2 lorsque celui-ci est glissé longitudinalement. A cet effet, le moyeu 8 solidaire du bras 7 porte une saillie 18 dans laquelle est guidée une butée 19 constamment sollicitée vers
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l'axe de l'arbre à cames 2 par un ressort 20.
Supposons que les pièces du mécanisme qui vient d'être dé- crit se trouvent dans la position représentée aux figures 1 et 2 au moment où, par un déplacement de l'arbre à cames 2 dans le sens de la flèche X, on amène la came 4 dans la position occupée par la came 3. Supposons, en outre, que l'arbre à cames 2 tour- ne dans le sens de la flèche Y. La butée 19 entraîne dans le sens de la flèche X le moyeu 8 et le bras 7, celui-ci restan-t au contact de la came 3 et du plateau 6. Ce déplacement du moyeu 8 a comme effet de comprimer davantage le ressort 15 parce que le plateau 16 qui était appliqué contre la bague 11 est entraîné dans le sens de la flèche X par une des branches 10 de l'étrier susdit tandis que l'autre plateau 16 reste appliqué contre la bague 12 immobile.
Au cours de la rotation du plateau 17, une encoche 21 ména- gée dans la face latérale 22 du plateau 17 avec laquelle la buté- 19 est alors en contact vient se présenter en regard de la butée 19. A ce moment, celle-ci tombe brusquement au fond de cette en coche sous l'effet de la poussée du ressort 15. Mais elle est bientôt ramenée dans le plan de la face latérale 22 par une ram- pe hélicoïdale 23 que cette encoche présente. Les extrémités de cette rampe hélicoïdale sont désignées par 24 (figure 1) et 25 (figures 1 et 2).
Si on suppose qu'à un moment donné, sous l'effet de moyens qui ne font pas partie de l'invention (par exemple, par admis- sion d'air comprimé dans les cylindres du moteur), la rotation dans le sens de la flèche Y est d'abord freinée pour être sui- vie d'une mise en rotation en sens opposé, l'extrémité 25 de la rampe 23 vient en contact avec la butée 19 avant l'autre extré- mité 24 de cette rampe. La butée 19 pénètre donc progressivement dans l'encoche 21 mais lorsqu'elle a dépassé l'extrémité 24 sus- dite, elle est repoussée vers la périphérie du plateau 17 par un autre rampe 26. Dès que la butée 19 est sortie complètement de
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l'encoche 21, elle peut glisser le long de la surface périphé- rique du plateau 17 sous l'action du ressort 15 qui se détend.
L'extrémité extérieure 27 de la rampe 26 occupe sur le plateau 17 une position angulaire telle qu'au moment où elle dépasse la butée 19 en tournant en sens inverse de la flèche Y, le bras 7 peut revenir en position de travail sans sauter, par l'effet des forces de rappel normalement prévues dans le mécanisme, en bas du bossage de la came 3 à mettre hors service et sans heurter le bossage de la came 4 à mettre en service.
Dans la face latérale 28 du plateau 17 opposée à la face latérale 22,est ménagée une encoche 29 semblable à l'encoche 21.
Cette encoche 29 présente une rampe hélicoïdale 30 semblable à la rampe 23 et une autre rampe 31 semblable à la rampe 26. Les rampes 30 et 31 de l'encoche 29 sont orientées en sens inverse des rampes 23 et 26 de l'encoche 21 si on considère le sens de rotation Y de l'arbre à cames. La ligne d'intersection 32 de la rampe 31 avec la surface périphérique du plateau 17 se trouve également dans une position angulaire telle que lorsqu'elle dé- passe la butée 19 en tournant dans le sens de la flèche Y, le bras 7 revient dans sa position de travail sans sauter en bas du bossage de la came 4 à mettre hors service et sans heurter le bossage de la came 3 à mettre en service.
Aux figures 3 et 4, on a représenté une autre forme d'exé- cution du mécanisme suivant l'invention dans laquelle l'entraî- nement du bras 7, au lieu d'être effectué par un organe auxiliai- re tel que la butée 19 des figures 1 et 2, est effectué direc- tement par un plateau 33 calé sur l'arbre à cames 2. Ce plateau 33 est situé entre les cames 3 et 4. Les encoches 21 et 29 qu'il présente sur ses faces latérales opposées sont semblables aux encoches des figures 1 et 2 portant les mêmes notations de référence mais la forme du plateau 33 est différente de celle du plateau 17. Ce plateau 33 a un profil tel qu'il forme toujours un rebord par rapport au profil de l'une et l'autre came.
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Le bras 7 ne peut grimper sur la périphérie du plateau 33 pour retomber sur la came relative à un autre sens de marche que si le moteur tourne déjà dans cet autre sens de marche.
Les passages du bras 7 d'une came à l'autre ont également lieu lorsque ce bras ne peut pas sauter du bossage de la came qu'il quitte ni heurter le bossage de la came à mettre en service.
La fermeture brusque de la soupape commandée par la tige 5 est évitée en donnant aux cames 3 et 4 un profil tel que cette soupape se soit déjà fermée lorsque le bras 7 atteint la périphc rie du plateau 33. Après que la soupape s'est déjà posée douce- ment sur son siège, la tige 5 continue son mouvement de descente sous l'action d'un ressort 34. Cette descente ultérieure a com- me effet d'assurer que le bras 7 soit accroché par le plateau 33 dans n'importe quelle position.
Si plusieurs paires de cames peuvent être orientées de face que leurs bossages soient simultanément inactifs pendant un in- tervalle de temps suffisamment long pour permettre le retour des bras 7 de la position où ils ont été amenés par l'arbre à cames à leur position initiale, ces paires de cames peuvent être asso- ciées à un seul plateau (17 ou 33), les bras 7 actionnés directe ment par ces paires de cames étant, dans ce cas, rendus solidai- res dans leur déplacement latéral. Ceci peut être réalisé en augmentant la distance entre les branches 10 de l'étrier susdit de manière que celui-ci embrasse simultanément les moyeux 8 de plusieurs bras tels que le bras 7. Dans le cas de la forme d'e- xécution des figures 1 et 2, une seule butée 19 doit alors être prévue pour les différents bras 7 subissant simultanément un dé- placement latéral.
Pour simplifier les dessins, on n'a représenté que la par- tie du mécanisme servant à la commande d'une seule soupape d'un même cylindre. Comme indiqué plus haut, il a été supposé qu'il s'agit de la soupape d'admission. Il est évident que la soupape d'échappement du même cylindre et la pompe à combustible, par
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exemple, doivent être commandées par des mécanismes en tous poin@ semblables à celui qui vient d'être décrit, seule la position angulaire des cames pour la marche arrière étant différente de celle adoptée pour les cames commandant la soupape d'admission.
Dans toutes ces formes d'exécution, le bras 7 peut avan- tageusement porter un galet roulant sur les cames 3 ou 4. Il va de soi que dans ce cas ce bras 7 doit encore être considéré comme étant un organe actionné directement par les cames.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement li- mitée aux formes d'exécution représentées et que bien des modi- fications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réa- lisation, à condition que ces modifications ne soient pas en cor.- tradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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"MECHANISM FOR MOVING THE CAMS OF A COMBUSTION ENGINE IN-
DIRECTLY REVERSIBLE TERNE ".
The present invention relates to a mechanism allowing, in a directly reversible internal combustion engine, to substitute, by longitudinal sliding of a camshaft, cams suitable for a direction of rotation of the engine for a camshaft. other cams suitable for the other direction of rotation.
In the currently known reversible engines, a mechanism is generally used which simultaneously separates the cams and rollers resting on them, then sliding the camshaft so as to replace the set of cams in action with the set. suitable for the opposite direction of rotation, and finally returning all the rollers to the cams. Such a device requires a considerable effort to maneuver, so that use must be made, to the detriment of the speed of the maneuver, of a highly geared hand control or use of powerful servomotors.
In any case, the maneuver is
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associated with the sudden closing of certain valves and the sudden contact of certain rollers with the corresponding bosses, which results in significant shocks if one seeks to accelerate the operation, especially if the engine is not running. 'stop when performing this one.
In order to remedy this drawback, a second type of mechanism has been proposed in which, on the one hand, the inlet cams and the exhaust cams of each cylinder for the two directions of rotation are grouped together. on the same block rotating with the camshaft and able to be moved axially along a key on this shaft, so as to bring the cams relative to the new direction of rotation into the service position and into the out-of-position position. service the cams relating to the direction of rotation to be reversed and in which, on the other hand, the displacement of each block thus formed is controlled by the actual rotation of the engine at the moment when all the bosses of the cams of the block in question are inactive.
This mechanism has the drawback of causing rapid wear of the cam block or of the key.
The object of the present invention is a simpler construction mechanism than that of the latter type, which does not have the drawback thereof because the cams are integral with the camshaft as in the case of the camshaft. first type of mechanism mentioned above but which does not however have the drawbacks of this first type.
To this end, in the mechanism according to the invention, the organs which are directly actuated by the cams are forced to leave their normal working position when the camshaft is moved and are urged by elastic means. to occupy their normal working position, each of these organs: being released from the constraint imposed on it at a time chosen in such a way that it can return to working position without jumping, by the effect of the forces of callback normally
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provided in the mechanism, at the bottom of the boss of the cam to be switched off and without hitting the boss of the cam to be switched on.
According to a complementary feature, the members directly actuated by the cams are not left to the action of the elastic means intended to return them to the working position until after the engine has started to rotate in the new direction of rotation.
In a particular embodiment, each directly actuated member is driven directly or indirectly by a plate secured to the camshaft and having in each face a notch intended to cause the exhaust of the directly actuated member or of a member. auxiliary joined to the preceding one in an elastic manner.
Other features and details of the invention will become apparent from the description of the drawings appended hereto, which represent schematically, and by way of example only, two embodiments of the mechanism according to the invention. .
Figure 1 is an elevational view after section through a plane along line 1-1 of Figure 2 in a first embodiment of the mechanism according to the invention.
FIG. 2 is a plan view after section taken along line II-II of FIG. 1.
FIG. 3 is an elevational view of a second embodiment of the mechanism according to the invention.
FIG. 4 is a plan view after section taken along line IV-IV of FIG. 3.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
The mechanism represented in FIGS. 1 and 2 comprises a camshaft 2 on which are wedged two cams 3 and 4 serving to control one of the elements whose movements must be made.
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at different times depending on the direction in which a directly reversible internal combustion engine rotates. One of these elements is, for example, the intake valve of one of the cylinders of this engine. The stem of this valve is actuated by means of a rod 5.
Suppose that the cam 3 causes the lifting of this intake valve when the engine rotates in one direction, for example, that which will be referred to hereinafter as "forward" and that the cam 4 serves to raise the intake valve. during rotation of the motor in the opposite direction, that is to say in the direction hereinafter referred to as "reverse".
The rod 5 has at its end opposite to that by which it actuates the inlet valve an elongated plate 6 (see figure 2 where this plate and the rod 5 are shown in phantom lines because they are side by side. found above the pla, section II-II of figure 1).
Between the plate 6 and the cams 3 or 4 is interposed a member directly actuated by one or the other of these cams.
This member is in the form of an arm 7 integral with a hub 8 which pivots about a pivot 9. The hub 8 is included between the two branches 10 of a caliper which can slide parallel to the axis of the pivot 9. This caliper is guided by this pivot as well as by rings 11 and 12 wedged on a rod 13. These rings 11 and 12 are immobilized axially on the rod 13 by means of pins 14. The caliper 10 is constantly urged to occupy a position such as that in which it is shown in FIG. 2, under the action of a spring 15 applying plates 16 against the ends of the rings 11 and 12.
A plate 17 is also wedged on the camshaft 2.
This plate serves to drive the arm 7 in the same direction as the camshaft 2 when the latter is slid longitudinally. To this end, the hub 8 integral with the arm 7 carries a projection 18 in which is guided a stop 19 constantly urged towards
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the axis of the camshaft 2 by a spring 20.
Let us suppose that the parts of the mechanism which has just been described are in the position shown in Figures 1 and 2 at the moment when, by a displacement of the camshaft 2 in the direction of arrow X, the cam 4 in the position occupied by cam 3. Let us assume, moreover, that the camshaft 2 rotates in the direction of arrow Y. The stop 19 drives in the direction of arrow X the hub 8 and the arm 7, the latter remaining in contact with the cam 3 and the plate 6. This displacement of the hub 8 has the effect of further compressing the spring 15 because the plate 16 which was applied against the ring 11 is driven into the direction of the arrow X by one of the branches 10 of the aforesaid caliper while the other plate 16 remains applied against the ring 12 immobile.
During the rotation of the plate 17, a notch 21 formed in the lateral face 22 of the plate 17 with which the stop 19 is then in contact comes into contact with the stop 19. At this moment, the latter suddenly falls to the bottom of this notch under the effect of the thrust of the spring 15. But it is soon brought back into the plane of the lateral face 22 by a helical ram 23 which this notch presents. The ends of this helical ramp are designated by 24 (Figure 1) and 25 (Figures 1 and 2).
If it is assumed that at a given moment, under the effect of means which do not form part of the invention (for example, by admitting compressed air into the cylinders of the engine), the rotation in the direction of the boom Y is first braked so as to be followed by setting in rotation in the opposite direction, the end 25 of the ramp 23 comes into contact with the stop 19 before the other end 24 of this ramp. The stop 19 therefore gradually penetrates into the notch 21 but when it has passed the aforementioned end 24, it is pushed back towards the periphery of the plate 17 by another ramp 26. As soon as the stop 19 is completely out of
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the notch 21, it can slide along the peripheral surface of the plate 17 under the action of the spring 15 which relaxes.
The outer end 27 of the ramp 26 occupies on the plate 17 an angular position such that when it exceeds the stop 19 by turning in the direction opposite to the arrow Y, the arm 7 can return to the working position without jumping, by the effect of the return forces normally provided in the mechanism, at the bottom of the boss of the cam 3 to be put out of service and without hitting the boss of the cam 4 to be put into service.
In the lateral face 28 of the plate 17 opposite the lateral face 22, a notch 29 is formed similar to the notch 21.
This notch 29 has a helical ramp 30 similar to the ramp 23 and another ramp 31 similar to the ramp 26. The ramps 30 and 31 of the notch 29 are oriented in the opposite direction to the ramps 23 and 26 of the notch 21 if we consider the direction of rotation Y of the camshaft. The line of intersection 32 of the ramp 31 with the peripheral surface of the plate 17 is also in an angular position such that when it passes the stop 19 by turning in the direction of the arrow Y, the arm 7 returns in its working position without jumping down the boss of the cam 4 to be put out of service and without hitting the boss of the cam 3 to be put into service.
In FIGS. 3 and 4, another embodiment of the mechanism according to the invention has been shown in which the driving of the arm 7, instead of being effected by an auxiliary member such as the stop 19 of FIGS. 1 and 2, is effected directly by a plate 33 wedged on the camshaft 2. This plate 33 is situated between the cams 3 and 4. The notches 21 and 29 which it presents on its lateral faces opposites are similar to the notches of Figures 1 and 2 bearing the same reference notations but the shape of the plate 33 is different from that of the plate 17. This plate 33 has a profile such that it always forms a rim relative to the profile of the 'one and the other cam.
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The arm 7 can climb on the periphery of the plate 33 to fall on the cam relating to another direction of travel only if the motor is already rotating in this other direction of travel.
The passages of the arm 7 from one cam to the other also take place when this arm cannot jump from the boss of the cam that it leaves nor strike the boss of the cam to be put into service.
The sudden closing of the valve controlled by the rod 5 is avoided by giving the cams 3 and 4 a profile such that this valve has already closed when the arm 7 reaches the periphery of the plate 33. After the valve has already closed. placed gently on its seat, the rod 5 continues its downward movement under the action of a spring 34. This subsequent descent has the effect of ensuring that the arm 7 is hooked by the plate 33 in n ' any position.
If several pairs of cams can be face-oriented that their bosses are simultaneously inactive for an interval of time long enough to allow the return of the arms 7 from the position where they were brought by the camshaft to their initial position , these pairs of cams can be associated with a single plate (17 or 33), the arms 7 actuated directly by these pairs of cams being, in this case, made integral in their lateral displacement. This can be achieved by increasing the distance between the branches 10 of the aforesaid caliper so that the latter simultaneously embraces the hubs 8 of several arms such as the arm 7. In the case of the embodiment of the figures 1 and 2, a single stop 19 must then be provided for the different arms 7 simultaneously undergoing lateral displacement.
To simplify the drawings, only the part of the mechanism serving to control a single valve of the same cylinder has been shown. As stated above, it was assumed that this is the intake valve. It is obvious that the exhaust valve of the same cylinder and the fuel pump, for
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example, must be controlled by mechanisms in all points @ similar to that which has just been described, only the angular position of the cams for reverse gear being different from that adopted for the cams controlling the intake valve.
In all these embodiments, the arm 7 can advantageously carry a roller rolling on the cams 3 or 4. It goes without saying that in this case this arm 7 must also be considered as being a member actuated directly by the cams. .
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiments represented and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of some of the elements involved in its realization. , provided that such modifications are not consistent with the subject matter of each of the following claims.