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Dispositif de transmission de puissance pour machines à pistons, dont les cylindres sont disposés d'une manière quelconque par rapport à l'arbre de commande.
On a déjà proposé de fabriquer des machines à piston com- portant des cylindres parallèles à l'arbre de commande, et dans les quelles le mouvement du piston était transmis à l'arbre de commande par l'intermédiaire d'une rainure ( ou d'une pièce en relief) portée par un tambour et ayant la forme d'une oourbe fer- mée, rainure qui était reliée à la bielle du piston au moyen d'une ou plusieurs tourillons fixés à cette bielle et qui se déplaçaient dans cette rainure. Il est également connu d'employ- er des cylindres placés l'un en face de l'autre et disposés des deux côtés du tambour à rainure, les deux pistons de ces cylin- dres opposés transmettant leur mouvement au tambour à rainure au moyen d'une bielle commune, d'un tourillon, etc...
La caractéristique de ces machines est que le tourillon,galet etc. qui coopèrent avec le tambour à rainure,suivent un mouvement pa-
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rallèle à celui des pistons, étant reliés de façon rigide à ces pistons par la bielle commune. Par suite de cet accouplement direct du tourillon, de la bielle, et des pistons, avec le tambour rotatif à rainure, la force tangentielle qui est transmise au tambour à rainure réagit soit sur le piston lui-même soit sur une pièce de guidage dans laquelle coulis seines bielles de piston.
Si en outre, le tourillon porte un galet conique, il se produit en plus de la for- ce ci-dessus in-diquée, dirigée tangentiellement au tambour des for- ces dirigées radialement. Ces forces agissent sur toute la lon- gueur de course des pistons et provoquent des pertes considérables par frottement. En outre, il est très difficile d'arriver à con- struire d'une façon parfaite de telles machines.
La présente invention a pour objet un dispositif, qui permet de surmonter ces difficultés. Elle consiste à accoupler les pistons avec le tambour à rainure ( ou à pièces de guidage en relief par l'intermédiaire d'un levier basculant muni d'un tourillon et d'un ; galet .Ce levier basculant reçoit les forces de -réaction, comme ce- la sera expliqué ci-dessous et comme ce mouvement est faible, et que le frottement de glissement peut être remplacé facilement par un frottement de roulement, les pertes mécaniques sont réduites au minimum.
Le fait d'intercaler ce levier basculant permet en outre de dis- poser les cylindres non plus seulement parallèlement comme cela se faisait jusqu'à maintenant, mais également dans des directions quel- conques, comme cela sera expliqué ci-dessous, ce qui est très avan- tageux, aussi bien pour la fabrication que pour le montage de la ma- chine.
On a représenté sur les dessins ci-joints quelques modes d'exécu- tion de la présente invention.
La figure.1 est une coupe longitudinale d'une machine à piston polycylindrique.
La fig.2 est un mode d'exécution légèrement modifié de cette ma- chine.
La fig.3 et 4 sont des vues de bout, partie en coupes transver-
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sales prises suivant les lignes A-B des figs. 1 et 2.
La fig.5 représente une partie du développement du tambour à rainure de guidage.
) La fig,6 représente un(mode d'exécution du dispositif de liaison des bielles.
La fige 7 représente en coupe longgitudinale un ensemble de quatre cylindres d'une machine polyoylindrique.
La fig. 8 représente en coupe transversale une machine compor- tant huit cylindres de chaque coté.
La fig.9 représente partie en coupe et partie en élévation un mode d'exécution d'une machine à levier basculant tangentiel.
Les fige.10 et 11 représente deux modes d'exécution différents du dispositif de liaison du levier basculant et de la rainure de came du tambour.
La fig, 12 représente un mode d'exécution de la machine dans lequel les cylindres ne sont pas parallèles à l'arbre de commande.
La fig.13 représente,partie en coupe longitudinale et partie en vue de face, une machine à combustion polyoylindrique, à deux temps.
La fig.I4 est une coupe prise suivant la ligne I-K-F-E de la fig.
13 ;
La fig.I5 est une coupe prise suivant la ligne A-B-C-D de la fig.13.
Comme on peut le voir figs. let 3, l'arbre de commande 2 est tou- rillonné dans un carter fermé 1. Le carter est partagé en une ou plusieurs parties, dans un plan quelconque. Sur l'arbre de oomman- de est calé le tambour à rainure 3 de forme concave, qui porte sur sa face extérieure une rainure de came 4, en soi connue, qui a la forme d'une courbe fermée.
Sur les faces extérieures du carter-1, sont fixés les cylindres 5 dans lesquels ooulissent les pistons ,6 de la manière usuelle, Les pistons sont accouplés de la manière usuelle avec les bielles 7 par les tourillons 12; les pistons op- posés sont accouplés avec les bielles 7 '.Ces bielles sont à leur . tour articulées à un levier basculant 8, au moyen d'un axe d'arti-
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culation 11(figs.let 3).Le levier basoulant 8 pivote sur le carter 1 au moyen d'un axe 14 et d'un palier 13 ; est muni à son autre extrémité d'un tourillon 9 portant un galet 10.
Au lieu du galet 10 on peut disposer un roulement à billes ou à rouleaux; cela peut s'appliquer égalememnt à tous les axes de pivotement ou d'articu- lation, bien que pour simplifier les dessins, on les ait représen- té muni simplement d'organes à glissement usuels. La machine peut égalememnt comporter des cylindres disposés d'un seul coté du tambour aulieur de cylindres disposés des deux cotes de ce tambour. Le mouvememnt de va et vient des pistons est transmis par les touril- lons 12, les bielles 7,7', le levier basculant 8, le tourillon 9 et le galet 10, au tambour concave à rainure 3, qui est par suite mis en rotation.
L'articulation des bielles 7,7' avec le levier 8 peut également se faire comme cela est représenté fig. 6.
On a représenté sur les figs. 2 et 4 un autre mode d'exécution de l'invention,Les pistons opposés sont ici reliés l'un à l'autre d'une façon rigide par une bielle 15. Le mouvement de la bielle 15 est transmis; par le tourillon 16 et le galet 17 a une coulisse 18 ménagée dans le levier basculant 8'. Les détails de construction représentés servent simplement à faire comprendre le mécanisme et on peut, bien entendu, les modifier. On peut par exemple munir la bielle de piston 15, de la coulisse 18, ethfaire porter le touril- lon 16 par le levier basculant; on pourrait également fixer l'axe 14 au carter 1 et faire basculer le levier @' autour de cet axe.
Pour décharger le piston de toute pression latérale, on peut employer des pièces de guidage 19. Dans ce cas, les cylindres sont de préférence oentrés sur'ces pièces de guidage.Les guides 19 peu vent également être supprimés.
Sur les figs. de là 4, le levier basculant 8 est disposé radia- lement. Cependant, on peut, comme cela est représenté fig. 9, le dis- poser suivant un angle quelconque.
La fig. 7 représente une machine polyoylindrique dans laquelle quatre cylindres disposés deux par deux 1=un à o8té de l'autre et
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l'un en faoe de l'autre agissent sur un levier basculant 8 commun.
Comme pièce de jonction entre les pistons et le levier basculant, on utilise quatre bielles 7,7' qui peuvent être remplacées cepen- dant par deux bielles 15 analogues à celles du mode d'exécution re- présenté fig, 2. Dans la machine représentée fig,8,, il y a de cha- que coté huit cylindres. La rainure de came correspondante 4 oom- porte quatre branches, si bien que les leviers basculants opposés diamétralement l'un à l'autre suivant le même mouvement. On a par suite un équilibre complet des masses.
Pour obtenir une coopération parfaite des tourillons 9 ou des galets 10 avec la rainure 4, on peut intercaler un roulement se ré- glant automatiquement comme par exemple un roulement à rouleaux en forme de barillets.
Lorsque l'on emploie un seul galet 10 ou un roulement correspon- dant, il est nécessaire qu'il change de sens de rotation suivant qu'il est en contact avec la paroi supérieure ou la paroi intérim eure de la rainure. La disposition représentée fig.10 permet de sup- primer cette difficulté. Sur une couronne intérieure commune 26 sont disposés deux groupes de barillets 29 indépendants l'un de l'autre ( et qui pourraient être remplacés par des rouleaux ou par des billes}: ces barillets sont en contact avec deux couronnes ex- térieures 27 et 28.
La rainure 4 a une forme telle que chaque couron. des ne extérieure ne peut agir que sur une/parois de cette rainure; la couronne 28 est en contact par exemple avec la paroi4' tandis que la couronne 27 est en contact avec la paroi 4, On empêche ainsi tout changement du sens de rotation des couronnes Au lieu d'une couronne intérieure commune 26, on pourrait également employer deux couronnes intérieure Les surfaces extérieures des couronnes extéri- eures sont de préférence parallèles à celles de la couronne intér i.. eure si bien que les barillets, rouleaux ou billes ne reçoivent que des efforts radiaux.
La fig. 11 représente une autre solution du problème; les deux roulements ou pièces de jonction 10 et 10' qui sont en contact avec la rainure, sont portées par deux tourillons 9 et 9'.
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Pour commander le mouvement des soupapes 20 on utilise un tambour de distribution 23 porté par l'arbre 2 (fig.l, 2 et 5). Ce tambour comporte une rainure 24 qui guide un levier 21 par l'intermédiaire d'un galet 22. Le levier 21 commande ainsi simultanément les sou- papes dtadmission et d'échappement. La fig. 5 représent une partie du développement à la surface extérieure du tambour à rainure 23.
Dans le mode d'exécution qui vient d'être décrit (figs.l à 11), le cylindre 5 était parallèle ou à peu près parallèle et concentri- que à l'arbre de commande et l'accouplement des pistons 6 avec l'arbre 2 était obtenu par l'intermédiaire des bielles 7 ou 7' ou de la bielle commune 15, et du levier basculant 8 qui pivo- tait autour de l'axe 14, et qui portait les galets 10, 10' qui se déplaçaient dans les rainures 9,9' transmettant ainsi le mou- vement voulu au tambour à rainure 3 calé sur l'arbre 2. Au con- traire, dans le mode d'exécution représenté fig.12, les cylindres peuvent être disposés de manière à former un angle quelconque par rapport à l'arbre de commande 2. La disposition est analogue à celle représentée sur les figs. de là Il.
Les cylindres 5 sont disposés concentriquement autour de l'arbre de commande 2, par contre, il ne sont pas p arallèles à cet arbre. Bien entendu comme dans les modes d'exécution représentés fige.1 à 11, onpeut utiliser plusieurs pistons disposés en face l'un de l'autre et à coté l'un de l'autre, et agissant sur un levier basculant com- mun 8, Le levier 8 peut également être disposé tangentiellement au tambour à rainure au lieu d'être disposé radialement à ce tam- bour.
Les figs. de 13 à 15 représentent, à titre d'exemple, un autre mode d'exécution de l'invention, appliqué à une machine à combus- tion à deux temps, comportant des pistons opposés, et qui est repré- sentée en coupe longitudinale. Les cylindres 5 sont portés des deux cotés du tambour à rainure 3, et perpendiculairement à l'ar- bre 2. La machine est constituée par deux groupes de cylindres comportant chacun deux cylindres 5 et quatre pistons6.
Chaque grou- pe de cylindre comporte un palier destiné à recevoir l'arbre de
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fondu commande 2, et pour plus de simplicité, il peut être/ en un seul bloc; cependant, on peut bien entendu le fabriquer d'autre maniè- re, L'accouplement des pistons 6 avec l'arbre de commande 2 est obtenu comme cela est représenté fig. 1, au moyen de tourillons
12, de bielles 7, d'axes 11, de leviers basculants 8 (balancier) et du tambour à rainure 3. Les leviers 8 basculant autour des axes 14 sont munis d'un tourillon 9 et de galetslO. Chaque en- semble de quatre pistons agit sur un levier basculant 8. Les le.. viers basculants 8 sont munis d'arbres de pivotement 14 touril- lonnés dans des paliers portés par le carter 1; ils comportent en outre des axes d'articulation 11 (fig.13 et 15).
A chaque axe d'ar- ticulation 11 sont articulé deux bielles 7.
Les soupapes 20 (fige.13 et 14 ) sont disposées sur la face extérieure des cylindres 5, et sont commandées directement par l'arbre de commande 2, grâce à un rapport de transmission con- venable des tambours à came; elles peuvent être également oomman dées par un dispositif à levier de la manière connue. Chaque grou- pe de cylindres comporte des orifices d'admission et d'échappement commun 32 (fige.14 et 15) pour les cylindres opposés.
Les leviers basculants 8 sont disposés radialement au tambour à rainure de came; ils pourraient cependant, comme dans le mode d'exécution représenté fig. 9, être disposés tangentiellement à ce tambour. On pourrait également n'employer que deux pistons pour actionner un levier basculant au lieu d'en employer quatre,
En outre, on pourrait monter en série plusieurs groupes répré- sentés fig. 13, de manière à faire actionner l'arbre 2 par un nom- bre quelconque de cylindres. Dans ce cas, on ferait correspondre à chaque groupe un tambour à rainure.
Bien entendu, on pourrait faire commander par les leviers bas- oulants 8 des dispositifs auxiliaires tels que des ponpes, des compresseurs, etc...
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Power transmission device for piston machines, the cylinders of which are arranged in any way relative to the control shaft.
It has already been proposed to manufacture piston machines comprising cylinders parallel to the control shaft, and in which the movement of the piston was transmitted to the control shaft by means of a groove (or d 'a piece in relief) carried by a drum and having the shape of a closed curved groove which was connected to the piston rod by means of one or more journals fixed to this rod and which moved in this groove . It is also known to employ cylinders placed opposite each other and arranged on both sides of the grooved drum, the two pistons of these opposite cylinders transmitting their movement to the grooved drum by means of 'a common connecting rod, a trunnion, etc ...
The characteristic of these machines is that the journal, roller etc. which cooperate with the grooved drum, follow a smooth movement.
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aligns with that of the pistons, being rigidly connected to these pistons by the common connecting rod. As a result of this direct coupling of the journal, the connecting rod, and the pistons, with the rotary grooved drum, the tangential force which is transmitted to the grooved drum reacts either on the piston itself or on a guide piece in which coulis seines piston rods.
If, in addition, the journal carries a conical roller, in addition to the force indicated above, directed tangentially to the drum, forces directed radially are produced. These forces act over the entire piston stroke length and cause considerable friction losses. In addition, it is very difficult to achieve a perfect construction of such machines.
The object of the present invention is a device which overcomes these difficulties. It consists in coupling the pistons with the grooved drum (or with relief guide parts by means of a rocking lever provided with a journal and a; roller. This rocking lever receives the reaction forces, As will be explained below and since this movement is small, and the sliding friction can easily be replaced by rolling friction, mechanical losses are minimized.
The fact of interposing this rocking lever also makes it possible to arrange the cylinders not only parallel as was done until now, but also in any direction, as will be explained below, which is very advantageous, both for the manufacture and for the assembly of the machine.
Some embodiments of the present invention have been shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal section of a polycylindrical piston machine.
Fig. 2 is a slightly modified embodiment of this machine.
Figs. 3 and 4 are end views, partly in cross sections
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dirty taken along lines A-B of figs. 1 and 2.
Fig. 5 shows part of the development of the guide groove drum.
) Fig, 6 shows a (embodiment of the connecting rod connecting device.
Fig. 7 shows a longitudinal section of a set of four cylinders of a polyoylindrical machine.
Fig. 8 shows in cross section a machine comprising eight cylinders on each side.
Fig.9 shows part in section and part in elevation an embodiment of a tangential tilting lever machine.
Figs. 10 and 11 represent two different embodiments of the device for connecting the rocking lever and the cam groove of the drum.
FIG, 12 shows an embodiment of the machine in which the cylinders are not parallel to the control shaft.
Fig. 13 shows, partly in longitudinal section and partly in front view, a two-stroke polyoylindrical combustion machine.
Fig. I4 is a section taken along the line I-K-F-E of fig.
13;
Fig. I5 is a section taken along the line A-B-C-D in fig. 13.
As can be seen from figs. let 3, the control shaft 2 is twisted in a closed housing 1. The housing is divided into one or more parts, in any plane. On the control shaft is wedged the groove drum 3 of concave shape, which carries on its outer face a cam groove 4, known per se, which has the shape of a closed curve.
On the outer faces of the crankcase-1, are fixed the cylinders 5 in which the pistons 6 slide, 6 in the usual way, The pistons are coupled in the usual way with the connecting rods 7 by the journals 12; the opposing pistons are coupled with the connecting rods 7 '. These connecting rods are at theirs. articulated lathe with a tilting lever 8, by means of an articulated axis
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culation 11 (figs.let 3). The rocking lever 8 pivots on the housing 1 by means of a pin 14 and a bearing 13; is provided at its other end with a journal 9 carrying a roller 10.
Instead of the roller 10 it is possible to have a ball or roller bearing; this can also be applied to all the pivot or articulation axes, although for the sake of simplicity the drawings they have been shown simply fitted with usual sliding members. The machine can also include cylinders arranged on one side of the drum aulieur cylinders arranged on both sides of this drum. The reciprocating motion of the pistons is transmitted by the journals 12, the connecting rods 7,7 ', the rocking lever 8, the journal 9 and the roller 10, to the grooved concave drum 3, which is then put into operation. rotation.
The articulation of the connecting rods 7,7 'with the lever 8 can also be done as shown in FIG. 6.
There is shown in figs. 2 and 4 another embodiment of the invention, the opposed pistons are here connected to each other in a rigid manner by a connecting rod 15. The movement of the connecting rod 15 is transmitted; by the journal 16 and the roller 17 has a slide 18 formed in the rocking lever 8 '. The construction details shown serve only to make the mechanism understood and can, of course, be modified. For example, the piston rod 15 can be fitted with the slide 18, and the journal 16 can be carried by the rocking lever; one could also fix the axis 14 to the housing 1 and tilt the lever @ 'around this axis.
In order to relieve the piston of any lateral pressure, guide pieces 19 can be employed. In this case, the cylinders are preferably entered on these guide pieces. Guides 19 can also be omitted.
In figs. from there 4, the rocking lever 8 is radially disposed. However, it is possible, as shown in fig. 9, arrange it at any angle.
Fig. 7 shows a polyoylindrical machine in which four cylinders arranged two by two 1 = one close to the other and
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one in faoe of the other act on a common rocking lever 8.
As a junction between the pistons and the rocking lever, four connecting rods 7, 7 'are used which can however be replaced by two connecting rods 15 similar to those of the embodiment shown in fig, 2. In the machine shown fig, 8 ,, there are eight cylinders on each side. The corresponding cam groove 4 oom- carries four branches, so that the tilting levers diametrically opposed to each other in the same movement. We therefore have a complete balance of masses.
To obtain a perfect cooperation of the journals 9 or the rollers 10 with the groove 4, it is possible to insert an automatically adjusting bearing such as for example a roller bearing in the form of barrels.
When a single roller 10 or a corresponding bearing is employed, it is necessary that it change direction of rotation depending on whether it is in contact with the top wall or the inside wall of the groove. The arrangement shown in fig.10 makes it possible to eliminate this difficulty. On a common inner ring 26 are arranged two groups of barrels 29 independent of each other (and which could be replaced by rollers or by balls}: these barrels are in contact with two outer rings 27 and 28 .
The groove 4 has a shape such that each crown. external only can act on one / walls of this groove; the crown 28 is in contact for example with the wall 4 'while the crown 27 is in contact with the wall 4, thus preventing any change in the direction of rotation of the crowns Instead of a common internal crown 26, one could also use two inner rings The outer surfaces of the outer rings are preferably parallel to those of the inner ring, so that the barrels, rollers or balls only receive radial forces.
Fig. 11 represents another solution of the problem; the two bearings or junction pieces 10 and 10 'which are in contact with the groove, are carried by two journals 9 and 9'.
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To control the movement of the valves 20, a distribution drum 23 carried by the shaft 2 is used (fig.l, 2 and 5). This drum comprises a groove 24 which guides a lever 21 by means of a roller 22. The lever 21 thus simultaneously controls the intake and exhaust valves. Fig. 5 shows part of the development on the outer surface of the groove drum 23.
In the embodiment which has just been described (figs. 1 to 11), the cylinder 5 was parallel or nearly parallel and concentric with the control shaft and the coupling of the pistons 6 with the shaft 2 was obtained by means of the connecting rods 7 or 7 'or of the common connecting rod 15, and of the rocking lever 8 which pivoted about the axis 14, and which carried the rollers 10, 10' which moved in the grooves 9,9 'thus transmitting the desired movement to the grooved drum 3 wedged on the shaft 2. On the contrary, in the embodiment shown in fig. 12, the cylinders can be arranged so as to form any angle with respect to the control shaft 2. The arrangement is similar to that shown in FIGS. Garlic.
The cylinders 5 are arranged concentrically around the control shaft 2, on the other hand, they are not parallel to this shaft. Of course, as in the embodiments shown in fig. 1 to 11, it is possible to use several pistons arranged opposite one another and next to one another, and acting on a common rocking lever. 8. The lever 8 can also be disposed tangentially to the grooved drum instead of being disposed radially to this drum.
Figs. from 13 to 15 represent, by way of example, another embodiment of the invention, applied to a two-stroke combustion machine, comprising opposed pistons, and which is shown in longitudinal section. The cylinders 5 are carried on both sides of the grooved drum 3, and perpendicular to the shaft 2. The machine consists of two groups of cylinders each comprising two cylinders 5 and four pistons6.
Each cylinder group has a bearing intended to receive the shaft of
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fade in command 2, and for simplicity it can be / in one block; however, it can of course be manufactured in another way. The coupling of the pistons 6 with the control shaft 2 is obtained as shown in fig. 1, by means of journals
12, connecting rods 7, pins 11, tilting levers 8 (rocker) and grooved drum 3. The levers 8 tilting around the pins 14 are provided with a journal 9 and rollerslO. Each set of four pistons acts on a rocking lever 8. The rocking levers 8 are provided with pivot shafts 14 journaled in bearings carried by the housing 1; they further include articulation pins 11 (fig. 13 and 15).
Two connecting rods 7 are articulated at each hinge pin 11.
The valves 20 (fig.13 and 14) are arranged on the outer face of the cylinders 5, and are controlled directly by the control shaft 2, thanks to a suitable transmission ratio of the cam drums; they can also be oomman dées by a lever device in the known manner. Each group of cylinders has common intake and exhaust ports 32 (fig. 14 and 15) for the opposing cylinders.
The rocking levers 8 are disposed radially to the cam groove drum; they could however, as in the embodiment shown in fig. 9, be arranged tangentially to this drum. We could also use only two pistons to actuate a rocking lever instead of using four,
In addition, several groups shown in fig. 13, so as to actuate the shaft 2 by any number of cylinders. In this case, a grooved drum would be matched to each group.
Of course, the tilting levers 8 could be used to control auxiliary devices such as ponpes, compressors, etc.