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Procédé de liaison d'un corps soumis à des sollicitations périodiques 4 un bâti fixe ou mobile
La présente invention a trait à un procédé ou disposition pour lier un corps à un support en vue de réduire la transmission des efforts périodiques du corps au support ou, inversement, du support au corps.
La liaison suivant l'invention permet au corps d'osciller librement sous l'action des efforts périodiques auxquels il est soumis, sans que ces efforts soient transmis au support ou bâti,
Ce corps peut être une maohine à pièces à mouvement alternatif telle, par exemple, qu'un moteur d'automobile, Ce moteur est en bloc soumis à des efforts périodiques (forces ou couples ou les deux) qui proviennent de la variation de la vitesse des pièces mobiles, des inévitables défauts d'équilibrage et de la variation de la pression à l'intérieur des cylindres. Cette dernière produit des oouples périodiques admettant pour axe
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géométrique l'axe moteur lui-même.
L'invention vise en pareil cas la liaison du moteur (avec tous ses accessoires) avec un support fixe ou mobile (tel qu'un ohassis d'automobile) de telle sorte que les efforts périodiques ne soient substantiellement pas transmis au support.
Sur les dessins annexés :
Fig. 1 est un schéma montrant une disposition antérieure à l'invention, afin de rendre le problème plue clair.
Fig. 2 montre une disposition suivant l'invention pour réduire ou supprimer les efforts périodiques résultant des forces périodiques auxquelles le corps est soumis,
Fig. 3 et 4 sont des schéma destinés à montrer la variation en position longitudinale de l'axe de rotation du corps,
Fig. 5 montre une autre disposition suivant l'invention.
Fig. 6 est une vue en plan montrant en projection horizontale un plan remarquable d'un corps tel qu'un moteur d'automobile, le centre de gravité et la résultante des forces périodiques.
Fig. 7 et 8 montrent schématiquement oomment l'on peut réduire, suivant l'invention, les efforts résultant des couples périodiques co-axiaux à l'arbre moteur*
Pige 9 est une vue en bout schématique par la droite de fig, 2, montrant la disposition d'organes élastiques à l'enoontre de la rotation du moteur sous l'action des couples ooaxiaux à l'arbre moteur.
Fig. 10 montre un moteur d'automobile lié conformément à l'invention au châssis qui le supporte.
Fig. 11 est une vue en bout.
Fig. 12 est une coupe à grande échelle d'un détail de fig, 10, savoir l'arrêt limiteur avant.
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Fig. 13 montre une autre forme de réalisation de l'invention.
Fig. 14 est une vue en bout du moteur de fig, 13.
Fig, 15 est une vue en coupe à grande échelle d'un détail de fig, 13, savoir l'élément de liaison.
Fig. 16 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation d'un élément de liaison du genre montré en fige 15.
Fig. 17 montre schématiquement un amortisseur limiteur,
L'on sait que lorsqu'un corps est soumis à une percussion, il existe un axe géométrique, perpendiculaire au plan aontenant le centre de gravité et la ligne d'action de la percussion, lequel axe est de rotation pour le corps, l'action de la percussion ayant pour résultat une simple rotation du corps autour de cet axe.
Il a déjà, été proposé d'assimiler les forces périodiques auxquelles est soumis un corps tel qu'un moteur d'automobile, à une série de percussions et de matérialiser cet axe au moyen d'un arrangement tel qu'un arbre 3 fixé au corps 4 et pouvant tourner dans des paliers 1 fixés au support 2. Et comme cet arrangement n'est pas suffisant pour supporter le corps à l'encontre de la pesanteur, on prévoyait également un organe élastique quelconque tel qu'un ressort. 5.
Mais le demandeur a découvert que l'axe de rotation est d'autre part soumis à l'action de forces provenant du mouvement du corps lui-même sous l'action des forces périodiques auxquelles il est soumis. Ceci entraîne une variation dans la position dudit axe par rapport au corps 4 et aussi par rapport au support 2,
La position de l'axe de rotation dépend encore de la fré- quence des forces périodiques auxquelles le corps est soumis.
Quand cette fréquence est variable (comme dans le cas d'un moteur
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d'automobile) une matérialisation correcte dudit axe suivant la disposition de fig, 1 devient évidemment impossible.
Suivant l'invention, par un choix convenable des paramètres statiques et dynamiques du corps, et de la force et de la position des organes élastiques, les variations de position dudit axe sont limitées et sa position moyenne est amenée en un point convenable,
Cet axe est alors matérialisé non par un arbre tournant dans des paliers, mais par une bande flexible (fig. 2), un disque flexible ou tout autre dispositif approprié permettant audit axe de changer de position de la façon montrée en fige 3 et 4.
Pige 5 montre une autre disposition dans laquelle la bande 6 est horizontale.
En fig. 6, le plan du dessin étant supposé horizontal, a-a est la trace sur ce plan d'un plan remarquable du corps (soit, dans un moteur normal d'automobile, le plan vertical de l'arbre moteur généralement choisi comme plan de dessin); b-b est la projection du plan contenant le centre de gravité et la résultante des forces périodiques. G est la projection du centre de gravité, F la projeotipn de la résultante des forces périodiques et 8 la projection de la ligne d'action des organes élastiques.
L'axe de rotation o-o est perpendiculaire au plan b-b, Il y a lien de noter que l'angle d des plans a-a et b-b peut être faoilement modifié par la disposition des organes directement fixés au corps ( de tels organes étant, dans le cas d'un moteur d'automobile, le démarreur, la dynamo, la pompe à eau, l'appareil d'allumage, etc...), une telle disposition influant sur la position du centre de gravité G. La distance entre c-c et ? peut être modifiée en changeant la position du centre de gravité, le moment d'inertie du corps, ou la force et la position des organes élas-
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tiques S. Il est ainsi possible d'obtenir pour l'axe c-c une di- rection et une position telles qu'il soit matérialisé facilement.
Quand il est difficile d'obtenir pour l'angle d la valeur exigée, la flexibilité de la bande 6 compense la différence angulaire éventuelle entre l'axe théorique ou expérimental et ltaxe ma- térialisé,
Quand le corps 4 est soumis à une force périodique ayant une amplitude J, le support 8 est soumis, par le ressort 5, à une
H force périodique d'amplitude H, Le rapport--- doit être aussi réduit que possible.
Ceci est obtenu, suivant l'invention, par une détermination convenable du ressort 5. Ce ressort - ou tout autre organe élas- tique équivalent - oontitue avec le corps 4 un système oscillant exactement semblable à un circuit oscillant électrique. Ce sys- tème est prévu de façon à agir comme filtre-bouchon pour toutes les fréquences des forces périodiques auxquelles le corps 4 est soumis. Par exemple, si le corps 4 est un moteur d'automobile, les caractéristiques du système oscillant 4-5 seront telles qu'il agira en bouchon pour toutes les vitesses de travail du moteur.
L'on sait également que les couples périodiques qui pro- viennent de l'irrégularité du couple moteur, ont tendance à faire tourner le moteur autour d'un axe parallèle à l'axe moteur (axe du vilebrequin) mais différent de ce dernier, Cet axe de rotation sera appelé axe de rotation des couples, afin de le distinguer de l'axe c-c (fig. 6) qui sera appelé axe de rotation des forces.
Le corps ou moteur peut être monté de façon à tourner au- tour d'un axe approprié par le moyen, par exemple, d'un touril- lon 7 susceptible de tourner dans un palier 8 fixé à la bande 6.
Cet axe de rotation des oouples a des propriétés semblables
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à celles de l'axe de rotation des forcesSa position dépend de la fréquence des couples périodiques et du mouvement de rotation du corps ou moteur lui-même. corps non équilibré dynamiquement.
Les variations de position de cet axe de rotation des couples peuvent être compensées, suivant l'invention, par une disposition non rigide, telle qu'une bande flexible 9 (tige 8) substantiellement perpendiculaire à la bande 6.
Il est évidemment nécessaire de prévoir des dispositifs pour maintenir en position le corps ou moteur et également pour supporter le couple moyen (couple de travail). Ceci est obtenu par un second système de ressorts 10 (fig. 9) arrangés de façon à n'occasionner aucune réaction sur l'axe 7, Les ressorts 10 (on tous autres organes élastiques appropriés) sont déterminée comme le ressort 5, o'est à dire que considérant, par exemple, un moteur d'automobile pouvant osciller autour d'un axe 17 à l'enoontre de ressorts 10, les caractéristiques du système oscillant 4-10 doivent être telles qu'il agisse comme bouchon à toutes les vitesses du moteur.
Ces ressorts 10 doivent bien entendu être disposés de façon à ne pas venir gêner le rôle du ressort 5, ce qui veut dire qu'ils ne doivent pas être affectés par les osoil- lations du corps 4 sous l'action des forces périodiques.
Il est parfois possible de déterminer les ressorts 10-10 (en force et position) de telle sorte qu'ils supportent également le moteur (corps 4), le ressort 5 étant alors supprimé,
Dans la majorité des cas le corps ou moteur 4 est également soumis à des forces étrangères à son fonctionnement propre.
Dans le cas d'un moteur d'automobile, par exemple, les irrégularités de la route peuvent occasionner des forces anormales qui tendent à déplacer le moteur (par rapport au bâti) d'une bien plus grande quantité que les forces ou couples périodiques,,
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On y remédie, suivant l'invention, et sans troubler le rè- glage des systèmes élastiques, en limitant le mouvement du moteur par rapport au.
chassie au moyen de butées ou amortisseurs quel- conques, qui doivent être disposés de façon à ne pas troubler le fonctionnement normal des dispositifs ci-dessus décrits, cette dernière condition étant essentielle, Par exemple, si l'on con- sidère la fig, 2, les butées ou amortisseurs doivent être ar- rangés de telle sorte que les caractéristiques du système oscill- ant 4-5 ne soient pas perturbées en conditions normales,
Les fig, 10 et 11 montrent une forme de réalisation de l'in- vention appliquée à un moteur d'automobile.
Le moteur 11 est attaché au châssis au moyen d'une bande @ flexible 6 de nature quelconque, la disposition étant semblable à ce que montre la fig, 7. Le moteur est en outre supporté par un ressort frontal 12 qui joue le rôle du ressort 5, fig, 2. Deux ressorts 13 sont disposés pour résister à la valeur moyenne du couple.
Ils sont à peu près dans le plan vertical de la bande 6 ou dans le voisinage de ce plan, de façon à ne pas être affectés par les oscillations du moteur sous l'aotion des forces pério- diques, Ainsi ils ne viennent pas interférer avec le rôle du ressort 12,
L'arrêt limiteur est détaillée en fig. 12, Il comprend un empilage de lames élastiques 15 fixées par des boudons tels que 16 à un organe 17, L'extrémité libre de l'empilage est pourvue d'une garniture 18 de caoutchouc ou autre matière molle, et elle vient se loger avec un jeu considérable dans un logement 19 d'un second organe 20. Ce dernier est fixé à une traverse 21 du ohas- sis (fig, 10'et Il), l'organe 17 étant fixé au moteur 11 lui-même.
Ce dernier est ainsi libre d'osoiller d'une quantité déter- minée. Celle-ci est suffisante dans des conditions normales, Mais
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dans des conditions anormales, toute tendanoe du moteur à se déplacer plus que prévu par rapport au chassie, se trouve radicalement arrêtée.
En fig, 13 et 14, l'élément de liaison entre le moteur et le châssis est disposé horizontalement, de la façon schématisée en fig, 5. Il est prévu une seule paire de ressorts pour équilibrer le oouple moyen et également pour supporter le moteur, Ils sont bien entendu disposés loin du plan vertical de l'axe de rotation des forces. L'arrêt limiteur à l'avant du moteur est du genre montré en fig, 12. La traverse frontale 21 est supposée enlevée en fig, 14.
L'élément de liaison est montré en détail en fig. 15, Il oomprend deux bandes flexibles 23 en toile, cuir ou analogues, une certaine distance l'une de l'autre, serrées aux deux extrémités par le moyen de bouchons 24 entre des mâchoires 25 et 26, les premières étant fixées à une traverse 27 du chassie et les secondes à une pièce 28 boulonnée à la botte à vitesse qui constitue un élément du bloc moteur comme montré.
Fig. 16 montre en coupe une réalisation analogue d'élément de liaison comprenant aussi deux bandes horizontales 23, mais dans laquelle il est prévu une plaque 29 insérée entre les bandes, et deux ailes 30 sur les mâchoires 26, La plaque 29 et les ailes 30 étant plus ou moins triangulaires en section longitudinale, l'élément est librement déformable dans certaines limites. Mais au cas de chocs, la déformation de l'élément de liaison est limitée.
Au lieu d'arrêts limiteurs du genre montré en fig, 12, il peut être prévu tout moyen équivalent, par exemple, des amortisseurs disposés pour être normalement hors d'action, La fig, 17 montre schématiquement un cylindre à huile 31 avec un piston 32
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libre sur une tige 33, Cette dernière possède deux butées 34, une de chaque côté du piston 32, et de légers ressorte 35 sont insérés entre les butées 34 et le piston 32 comme montré. Un jeu approprié à été ménagé entre le piston 32 et les parois du cylindre.
Quand la tige 33 est animée d'un mouvement alternatif d'amplitude réduite, elle se meut librement sans entraîner le piston 32: Mais quand survient une élongation anormale, une butée 34 est amenée en contact avec le piston 32 et pousse celuioi dans le cylindre 31, ce qui assure un puissant amortissement,, Dans le cas des fig. 13 et 14, un tel amortisseur peut être as- sooié avec chaque ressort 22, l'arrêt limiteur frontal'étant pas alors supprimé.