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"Perfectionnements apportés aux ressorts hélicoïdaux plus spécialement à ceux pour des soupapes commändées l'invention est relative à des ressorts hélicoïdaux, plus particulièrement à ceux utilisés en combinaison avec des soupapes de moteurs actionnées par des cames ou moyens de commande analogues, par exemple des soupapes d'échappement pour moteurs Diesel ou autres moteurs à combustion interne.
Pour de telles soupapes dont le mouvement dans un sens est produit par une came ou analogue alors que le mouvement en sens opposé est obtenu par
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un ressort, celui-ci a toujours une tendance à vibrer. Les impulsions, donnant lieu aux vibrations, sont produites par l'influence da la came et sont d'autant plus nuisibles que le moteur tourne plus rapidement, la fréquence des plus grandes Impulsions se mettant alors en résomance avec la fréquence propre du ressort de la soupape pour des vibrations se produisant dans la direction axiale dudit ressort, ces vibrations étant généralement verticales.
Les impulsions sont plus grandes pour les moteurs à deux temps que pour des moteurs à quatre temps pour la raison que dans les premiers les soupapes se déplacent une fois pour chaque tour de l'arbre moteur'.Plus spécialement dans le cas de grands ressorts de soupapes les vibrations sont nuisibles car leur pouvoir amortisseur est moindre que celui des petits ressorts et en outre la matière constituant ces grands ressorts est généralement de qualité inférieure à celle des petits ressorts.
On a essayé d'éviter les influences nuisibles de ces vibrations en réduisant celles-ci à un certain minimum, notamment en donnant à la came ou à tout autre organe qui commande la soupape une tonne telle que la courbe, qui correspond à la levée de la soupape, soit aussi régulière que possible en présentant un nombre d'impulsions très réduit et de préférance seulement telles d'un ordre aussi bas que possible.
De cette manière on n'élime pas complètement ces Impulsions et pour empêcher la résonance entre la fréquence des impulsions restantes et la fréquence propre du ressort on doit veiller à rendre cette
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fréquence propre suffisamment grande. Comme la fréquence propre du ressort est inversement proportionnelle à son nombre de spires, elle peut être augmentée en adoptant un nombre plus petit de spires.
Ceci n'est toutefois possible que jusqu'à un certain degré car autrement le ressort devient trop rigide et les variations de sa tension deviennent trop grandes pendant le mouvement de la soupape depuis sa position de fermeture totale jusqu'à sa position d'ouverture complète. Dans la plupart des cas, plus spécialement pour des grands moteurs à deux temps et tournant à grande vitesse, on ne parvient par conséquent pas à donner ainsi une fréquence propre suffisamment élevée au ressort.
La présente invention a pour but d'écarter les inconvénients résultant de ces vibrations en augmentant la fréquence propre du ressort sans qu'il soit rendu plus rigide.
Conformément à l'invention on obtient ce résultat en ayant recours à deux ou un plus grand
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nombre de ressorts 'tab118 ooaxialement à la saite les uns des autres, au lieu d'utiliser un ressort unique. En d'autres termes, le ressort usuel ou normal est subdivise en deux ou un plus grand nombre de parties et, en. outre, le mouvement des extrémités des ressorta au point ou aux points de division eat commandé de manière qu'il soit le même que celui qu'auraient ce ou ces points si le ressort n'était pas subdivise et était exempt de vibrations *
Le ou les points de division sont, de préférence, ceux où les vibrations auraient une valeur maximum si le ressort n'était pas subdivise.
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Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention on subdivise le ressort de soupape en deux moitiés entre lesquelles on intercale une plaque ou analogue dont le mouvement est commande de manière telle qu'elle se déplace d'une amplitude moitié moindre que celle du mouvement de la soupape elle-même. Dans ce cas ladite plaque ou analogue peut être reliée à un pivot et déplacée par celui-ci, ledit pivot étant monte sur le levier oscillant qui commande la soupape et au milieu de la longueur de ce levier, comptée à partir de son axe de rotation, la plaque pouvant en outre être reliée à une pièce fixe de manière à être animée d'un mouvement suivant un trajet limité.
Le dessin ci-annexe montre, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en élévation schématique, un ressort établi entre deux rondelles à ressort.
La fig. 2 montre la courbe correspondante des vibrations de ce ressort.
Les fig. 3 et 4 montrent, respectivement en élévation et en plan, un dispositif à ressort établi conformément 8,un premier mode de réalisation de l'invention.
La fig. 5 montre, en élévation, un autre mode de réalisation de l'invention.
Sur la fige 1 on a montré un ressort hélicoïdal a établi entre deux rondelles b et c dont une est mobile, par exemple la rondelle supérieure c.
Quand le ressort est comprimé et détendu à nouveau par le déplacement commando de la rondelle 0 suivant la direction longitudinale du ressort, celui-ci a une tendance à être soumis à des oscillations ou vibrations
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longitudinales dont l'amplitude est indiquée par la courbe selon la fig. 2 pour laquelle les pointe supérieur et inférieur, correspondant aux extrémités par lesquelles le ressort prend appui sur les rondelles b et c, ont des valeurs zéro alors que l'ordonnée maximum se trouve au milieu de la courbe et montre que les amplitudes les plus grandes se produisent au milieu du ressort.
Pour le mode de réalisation selon les fig.
3 et 4, on a désigne par 1 un arbre sur lequel est monté un levier 2 actionne par une came ou autre élément de commande (non montrée), cale sur un arbre à cames, l'extrémité libre dudit levier agissant sur la tige 3 d'une soupape (non montrée), par exemple une soupape d'échappement d'un moteur Diesel. Le ressort adjoint à la soupape est divisé en deux moitiés 3a et 3 entre lesquelles est intercalée une plaque 5 reliée à un organe de commande. Le mouvement commande, impose à la plaque inteimédiaire 5, doit être le même ou approximativement le même que le déplacement qu'elle aurait si elle suivait le mouvement d'un ressort non-divise et exempt de vibrations.
Comme le ressort est divisé en deux moitiés, c'est-à-dire en son milieu, la plaque intermédiaire doit être déplacée verticalement vers le haut et le bas d'une amplitude moitié moindre que celle du mouvement de la tige de soupape 3. Ceci est obtenu, pour le mode de réalisation selon les fig:3 et 4, en articulant la plaque 5 à des bras lo reliés à un pivot 11 monté sur le levier oscillant 2 de la soupape en un point dont la distance de l'axe de rotation est égale à la moitié de la longeur du
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levier oscillant, c'est-à-dire la moitié de la distance qui sépare l'axe de rotation du point où le levier oscillant agit sur la tige de soupape 3.
La plaque intermédiaire 5 est en outre agencée de manière que son mouvement soit limité à un certain trajet détermine et à cet effet elle est articulée aux extrémités adjacentes de biellettes 6 dont les autre extrémités sont articulées, par des pivots 7, des consoles 8 montées sur un organe fixe 9 du bâti. Pour le mode de réalisation montré, la longueur des biellettes 6 est sensiblement égale à la distance entre le centre de l'arbre 1 et le pivot 11.
Les biellettes 6 empêchent les déformations latérales des spires des ressorts*
Pour le dispositif décrit, le ressort de soupape est empêche d'osciller sur toute sa longueur de la manière montrée sur les fig. 1 et 2 et la fréquence propre de chacune des deux parties 4a et 4b du ressort est deux fois plus grande que la fréquence propre du ressort non-divisé. Ceci signifie, en pratique, que la fréquence propre est suffisamment élevée pour empêcher que les impulsions nuisibles produisent un effet de résonance.
Dans certains cas et si on le juge nécessaire on peut diviser le ressort en trois ou un plus grand nombre de parties en intercalant des plaques inter- midiaires ou analogues entre ces parties, le mouvement de chacune desdites plaques étant alors commande de manière qu'il soit le même que celui du point correspondant d'un ressort non-divise et exempt de vibrations.
Au lieu de commander le mouvement de la plaque intermédiaire ou analogue par le levier de
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manoeuvre de la soupape, le mouvement peut être obtenu de toute autre manière appropriée, par exemple comme montré sur la fige 5, en commandant la plaque intermédiaire par la rondelle supérieure du ressort.
Sur la fige 5 les mêmes chiffrée de référence sont utilisés, comme sur les fige 3 et 4, pour le levier oscillant, son pivot, la tige de soupape, le ressort de soupape et la plaque intermédiaire établie entre les parties du ressort. Le déplacement de cette plaque intermédiaire n'est toutefois pas commandé par le levier oscillant 2 mais par la rondelle supérieure 12 à laquelle sont articulées les extrémités adjacentes d'une paire de tiges 13 (dont une est seulement visible sur la :tige 5) et dont les autres extrémités sont articulées aux extrémités de leviers 14 articulés à des pivots 15 montés sur la rondelle inférieure fixe 16.
Aux centres des leviers 14 sont articulées, par des pivots 17, les extrémités adjacentes de tiges ou biellettes 18 dont les autres extrémités sont engagées sur des pivots 19 montes sur la plaque intermédiaire 5. La longueur des bielles 18 est moitié moindre celle des leviers 13 et 14 qui ont des longueurs égales. Le mouvement de la plaque 5 est donc commandé de manière qu'elle se déplace toujours sur une distance .'gale-! la moitié du mouvement de la rondelle 12, c'est-à-dire de manière que le milieu du ressort divise 4a, 4b, se déplace' de la moitié de la distanoe parcourue par l'extrémité supérieure du ressort 4a, de sorte qu'elle se août comme le point correspondant d'un ressort non-divisé exempt de vibrations.
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"Improvements made to helical springs more especially to those for controlled valves the invention relates to helical springs, more particularly to those used in combination with engine valves actuated by cams or similar control means, for example valves exhaust for diesel engines or other internal combustion engines.
For such valves the movement of which in one direction is produced by a cam or the like while the movement in the opposite direction is obtained by
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a spring, it always has a tendency to vibrate. The pulses, giving rise to the vibrations, are produced by the influence of the cam and are all the more harmful as the motor rotates more quickly, the frequency of the largest pulses then coming into resonance with the natural frequency of the spring of the valve for vibrations occurring in the axial direction of said spring, these vibrations being generally vertical.
The pulses are greater for two-stroke engines than for four-stroke engines for the reason that in the former the valves move once for each revolution of the motor shaft. 'More especially in the case of large springs of valves vibrations are harmful because their damping power is less than that of small springs and in addition the material constituting these large springs is generally of lower quality than that of small springs.
We have tried to avoid the harmful influences of these vibrations by reducing them to a certain minimum, in particular by giving the cam or any other member which controls the valve a ton such as the curve, which corresponds to the lifting of the valve. the valve, is as regular as possible while presenting a very small number of pulses and preferably only such of an order as low as possible.
In this way we do not completely eliminate these Pulses and to prevent resonance between the frequency of the remaining pulses and the natural frequency of the spring we must take care to make this
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sufficiently large natural frequency. As the natural frequency of the spring is inversely proportional to its number of turns, it can be increased by adopting a smaller number of turns.
This, however, is only possible to a certain extent because otherwise the spring becomes too stiff and the variations in its tension become too great during the movement of the valve from its fully closed position to its fully open position. . In most cases, more especially for large two-stroke engines rotating at high speed, it is consequently not possible to give a sufficiently high natural frequency to the spring.
The object of the present invention is to eliminate the drawbacks resulting from these vibrations by increasing the natural frequency of the spring without making it more rigid.
According to the invention this result is obtained by having recourse to two or a greater
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number of springs' tab118 ooaxially to each other, instead of using a single spring. In other words, the usual or normal spring is subdivided into two or a greater number of parts and, in. In addition, the movement of the ends of the springs at the point (s) of division is controlled in such a way that it is the same as that of this point (s) if the spring were not subdivided and were free from vibrations
The dividing point or points are preferably those where the vibrations would have a maximum value if the spring were not subdivided.
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According to a preferred embodiment of the invention, the valve spring is subdivided into two halves between which is interposed a plate or the like, the movement of which is controlled in such a way that it moves by an amplitude half less than that of the movement. of the valve itself. In this case, said plate or the like can be connected to and moved by a pivot, said pivot being mounted on the oscillating lever which controls the valve and in the middle of the length of this lever, counted from its axis of rotation. , the plate also being able to be connected to a fixed part so as to be animated with a movement along a limited path.
The accompanying drawing shows, by way of example, some embodiments of the invention.
Fig. 1 shows, in schematic elevation, a spring established between two spring washers.
Fig. 2 shows the corresponding curve of the vibrations of this spring.
Figs. 3 and 4 show, respectively in elevation and in plan, a spring device established in accordance with 8, a first embodiment of the invention.
Fig. 5 shows, in elevation, another embodiment of the invention.
In fig 1 we have shown a helical spring established between two washers b and c, one of which is movable, for example the upper washer c.
When the spring is compressed and relaxed again by the commando displacement of the washer 0 in the longitudinal direction of the spring, the latter has a tendency to be subjected to oscillations or vibrations.
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longitudinal whose amplitude is indicated by the curve according to fig. 2 for which the upper and lower points, corresponding to the ends by which the spring rests on the washers b and c, have zero values while the maximum ordinate is in the middle of the curve and shows that the largest amplitudes occur in the middle of the spring.
For the embodiment according to FIGS.
3 and 4, 1 denotes a shaft on which a lever is mounted 2 actuated by a cam or other control element (not shown), wedged on a camshaft, the free end of said lever acting on the rod 3 a valve (not shown), for example an exhaust valve of a diesel engine. The spring attached to the valve is divided into two halves 3a and 3 between which is interposed a plate 5 connected to a control member. The movement controls, imposed on the intermediate plate 5, must be the same or approximately the same as the displacement which it would have if it followed the movement of a non-divided and vibration-free spring.
As the spring is divided into two halves, i.e. in its middle, the intermediate plate must be moved vertically up and down by an amplitude half less than that of the movement of the valve stem 3. This is obtained, for the embodiment according to figs: 3 and 4, by articulating the plate 5 to lo arms connected to a pivot 11 mounted on the oscillating lever 2 of the valve at a point whose distance from the axis of rotation is equal to half the length of the
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swing lever, i.e. half the distance between the axis of rotation and the point where the swing lever acts on the valve stem 3.
The intermediate plate 5 is further arranged so that its movement is limited to a certain determined path and for this purpose it is articulated to the adjacent ends of connecting rods 6, the other ends of which are articulated, by pivots 7, of the consoles 8 mounted on a fixed member 9 of the frame. For the embodiment shown, the length of the links 6 is substantially equal to the distance between the center of the shaft 1 and the pivot 11.
The rods 6 prevent lateral deformation of the coil springs *
For the device described, the valve spring is prevented from oscillating over its entire length in the manner shown in Figs. 1 and 2 and the natural frequency of each of the two parts 4a and 4b of the spring is twice as great as the natural frequency of the non-divided spring. This means, in practice, that the natural frequency is high enough to prevent harmful pulses from producing a resonance effect.
In certain cases and if deemed necessary, the spring may be divided into three or a greater number of parts by interposing intermediate plates or the like between these parts, the movement of each of said plates then being controlled in such a way that it is the same as that of the corresponding point of a non-divided and vibration-free spring.
Instead of controlling the movement of the intermediate plate or the like by the control lever
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operation of the valve, the movement can be obtained in any other suitable way, for example as shown in figure 5, by controlling the intermediate plate by the upper washer of the spring.
On pin 5 the same reference numbers are used, as on pins 3 and 4, for the oscillating lever, its pivot, the valve stem, the valve spring and the intermediate plate established between the parts of the spring. The movement of this intermediate plate is however not controlled by the oscillating lever 2 but by the upper washer 12 to which are articulated the adjacent ends of a pair of rods 13 (one of which is only visible on the rod 5) and the other ends of which are articulated to the ends of levers 14 articulated to pivots 15 mounted on the fixed lower washer 16.
At the centers of the levers 14 are articulated, by pivots 17, the adjacent ends of rods or links 18, the other ends of which are engaged on pivots 19 mounted on the intermediate plate 5. The length of the connecting rods 18 is half that of the levers 13 and 14 which have equal lengths. The movement of the plate 5 is therefore controlled so that it always moves over a distance .'gale-! half of the movement of the washer 12, that is, so that the middle of the spring divides 4a, 4b, moves by half of the distance traversed by the upper end of the spring 4a, so that 'it august itself as the corresponding point of an undivided spring free from vibrations.