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Jean, Ferdinand B A I L L Y Disque de distribution pour moteurs thermiques On désigne sous le nom de distribution, dans un moteur thermique, l'ensemble des organes dont le rôle est de véhiculer les gaz, depuis leur formation dans le carburateur jusqu'à leur sortie par le tube d'échappement, des- gaz provo- quant l'explosion au moment prédéterminé.
Il est connu différents systèmes de distribution pour moteurs thermiques tels que soupapes, chemisas, tiroir$,, etc... Ces différents systèmes possèdent beaucoup d'incon- vénients dont les principaux résultent de la grande complica- tion du mécanises régleur.
Tour assurer le mouvement des différentes soupapes, chemises, tiroirs, il est nécessaire de prévoir de nombreux organes à fabrication onéreuse tels que arbres à cames, arbres à excentriques, tiges de poussoir, ressorts de rappel, biellettes etc... Le mouvement de ces- organes de réglage étant coupé de temps d'arrêt, de reprises, on comprendra aisément l'usure et le déréglage pouvant en résulter, diminuant de ce fait le rendement du moteur, et l'augmentation de combustible.
De plus, dans les systèmes précités, la multiplicité
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de ces organes, dont le prix de revient est très élévé , occupe dans le moteur des volumes importants qui mettent le fabricant dans l'obligation de réduire les chambres d'eau et cela en des endroits où le refroidissement devrait être considérable tels que parois de la chambre d'explosion du cylindre.
Enfin la vitesse avec: laquelle agis sent les différents organes de distribution n'est réduite que dans une proportion très petite par rapport à la vitesse du moteur. la présente invention se rapporte à un dispositif de distribution comprenant en ordre essentiel un disque pourvu de lumières, celui-ci gravitant autour de son axe entre la culasse et la partie supérieure du bloc des cylindres. les fonctions assurées par le disque suivant, l'invention sont multiples. Il établit d'abord, à l'aide de six lumières, des passages aux gaz entrant ou sortant du cylindre; à un moment prédéterminé, il permet la communication de la bougie avec le cylindre à travers un regard, cette bougie étant exactement située dans l'axe du cylindre.
Un des avantages le plus important est que le disque réalisé suivant l'invention assure la distribution à deux cylindres co-latéraux. Le mouvement rotatif du disque est dépendant de la vitesse de rotat ion du vile requin et assuré par un minimum de pièces dans lesquelles est prévu un pignon régleur.
Le graissage des disques est assuré automatiquement sous pression par une pompe connue dans les moteurs thermiques existant actuellement.
La réalisation du dispositif de distribution permet de donner au moteur un encombrement cons idérablement réduit
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tout en augmentant les diverses chambras où se fait la circulation d'eau de refroidissement assurée s.uivant un principe connu.
D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description suivante.
Les dessins annexés indiquent à titre d'exemple non limitatif un mode d'exécution de l'invention, celle-ci s'étend aux diverses particularités originales qua comporte la disposition représentée.
La fig.1 est une vue en perspective avec coupe partielle du disque de distribution. la fig.2 est une coupe partielle à travers. un moteur dont la distribution est assurée par un dispositif suivant l'invention.
La fig.3 est une vue du mécanisme régleur du grand pignon de dis t rib ut ion.
La fig.4 est une vue en plan d'un moteur réalisé suivant l'invention, la culasse ayant été enlevée, les cylindres et les ouvertures d'admission et d'échappement étant représentés en pointillés.
Les fig.5 à 13 sont des coupes schématiques à travers un cylindre et montrant les différents temps d'un cycle.
Le dispositif de distribution réalisé suivant l'invention comprend en ordre essentiel un ou plusieurs disques tels que 2 prévus avec six lumières dont trois d'admission des gaz frais, 2a, 2b, 2c et trois lumières d'échappement des gaz brûlés 2t, 2r, 2s. Entre deux lumières consécutives d'admission et d'échappement est prévu un conduit d'allumage tel que 2f, 2@, 2m correspondant aveo un fraisage 2h à courbure sensiblement: égale à un demi cercle, ces conduits
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2f, 2t, et 2m viennent se placer au moment opportun en dessous de la bougie de façon à faire communiquer celle-ci avec les gaz frais contenus dans le cylindre , l'électrode de la bougie assurant l'allumage de ceux-ci.
Il est prévu au disque suivant l'invention, une ouverture centrale 2k servant, par l'intermédiaire d'un axe 2w fileté dans le bloc, à le fixer entre deux cylindres auxquels il assure la distribution. le' disque tournera à frottement doux autour de son axe et d'une douille 2y de façon telle qu'il présentera successivement; les ouvert ures d'admission, d'allumage et d'échappement au-dessus des deux cylindres juxtaposés et fermera hermétiquement l'orifice du cylindre pendant les temps d'explosion et de compression. les ouvertures 2a, 2b et 2c qui ont servi à l'admission dans le premier cylindre, serviront également à l'admission lors de leur pas sage au-dessus du second cylindre. Il en est de mime pour les ouvertures d'échappement.
Suivant l' invention, il est prévu à la surface supérieure du disque et à la partie supérieure du bloccylindres, des rainures telles que 2p, 2q, 2v assurant le graissage de celui-ci. La denture du disque de distribution peut être hélicoïdale, droite ou en forme de chevron.
Le mouvement rotat if est fourni aux différents disques de distribution par l'intermédiaire d'un pignon tel que 3 (voir fig.2) rendu solidaire d'un axe vertical 4 traversant le bloc moteur à travers un tube 4a assurant le retour de l'huile ayant servi à graisser le disque et les différents pignons vers le carter d'huile. cet axe est muni à son extrémité inférieure d'un pignon conique 5 engrenant avec
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un autre pignon conique 6 porté par un arbre horizontal 7 muni à son extrémité antérieure d'un grand pignon de distribution 8.
Ce grand pignon 8 est règlable de l'extérieur par rapport à l'arbre 7. Le dispositif de règlage du pignon 8 consiste en deux fourchettes (voir fig.3) l'une 12 solidaire de l'arbre 7, l'autre 11 solidaire du grand pignon 8 recevant son mouvement rotatif d'un pignon 9 calé sur un bout du vilebrequin 10. Entre ces. deux fourchettes 11 et 12 est prévue une vis 14 pouvant être maniée extérieurement et maintenant celles-ci à la distance voulue. La mise au point du moteur s'effectue très aisément par l'intermédiaire de la vis 14 dont l'action est reportée automatiquement sur tous les disques, de distribution et par le fait mime sur tous les cylindres.
Suivant l'invention, dans chacun des différents pignons , les dents n'agissent jamais que par une de leurs faces.
.En cas d'usure, la remplacement de ceux-ci ne pourra en aucun cas s'avérer indispensable par suite de l'action de la vis 14 qui comblera instantanément le retard apporté par cette usure.
Il va de soi que les dentures des différents pignons seront droites , hélicoïdales ou en chevron suivant le meilleur rendement de chacun. La culassesera prévue avec doux ouvertures par cylindre . une d'admission, l'autre d'échappe ment.
Le moteur réalisé avec un dispositif de distribution suivant l'invention fonctionne de la façon suivante :
Prenons comme exemple un moteur quatre cylindres. Le cycle moteur comprend les quatre temps d'aspiration, de compression, d'explosion et d'échappement.
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Les figures 5 à 13 montrent nettement la manière, dans le cas d'un moteur suivant l'invention. d'effectuer le cycle des quatre temps. Chacune de ces figures représente schématiquement la culasse pourvue des embouchures d'admis- s ion et d'échappement 21 et 22, la bougie , le disque 2 percé de ses lumières 2a et 2s, les conduits d'allumage 2f, le cylindre et le piston, enfin les parois des chambres d'eau.
La fig.5 montre le début de l'admission établie par la mise en regard de la lumière d'admission 2a du disque 2, de l'embouchure 21 des tuyauteries venant du carburateur et de l'orifice du cylindre, A ce moment le piston se trouve au point mort haut at s'apprête à descendre. La pleine ouverture (fig.6) se situe à l'instant où. le piston accomplit la plus grande partie de sa course, le temps d'admission est terminé lorsque le piston atteint son point mort bas.
La compression commence aussitôt. A ce moment le disque forme hermétiquement l'ouverture du cylindre (voir fige 7). Pendant le temps de compression, les gaz envahissent le conduit d'allumage 2f qui apparait au-dessus de l'ouverture unique du cylindre, ces gaz servant à transmettre instantanément l'allumage. Le piston retrouve alors son point mort haut (voir fig.9) et les gaz sont compressés au maximum.
A cet instant, l'étincelle jaillit provoquant l'explosion, le disque 2 pou-suivant sa course vient fermer l'orifice du cylindre jusqu'au retour du piston au point mort bas.
Lors de leur passage sous l'ouverture d'échappement 22 de la culasse? les gaz comprimés dans le conduit d'allumage 2f se détendent et s'échappent (voir fig.10). Le piston va remonter (voir fig.ll) et déjà la lumière d'échappement 2s du disque 2 établit un pas sage aux gaz brûlés vers l'embouchure 22 des
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tuyauteries 'l'échappement.
Comme pour l'admission, la pleine ouverture de l'échappement correspond à la plus grande partie de la course ascendante du piston (fig.12). Le piston se retrouva de nouveau au point mort haut (voir fig.13), la chambre d'explosion est vide et prête à se remplir de gaz frais.
Les fig. 5 à 13 représentent l'action du disque sur un seul cylindre mais il en est absolument de même pour chaque cylindre composant le moteur.
Dans le cas d'un moteur deux temps, un disque de distribution suivant l'invention peut aussi être prévu.
Il est évident que les ouvertures serviront uniquement pour 1'échappement ce qui permettra le remplacement intégral des gaz brûlés par de nouveaux gaz frai$.
Dans l'exposéthéorique qui vient d'être fait du fonctionnement d'un moteur réalisé suivant l'invention, il a été supposé que l'ouverture et la fermeture d'admission et d'échappement coïncident avec; la passage du piston aux différents points morts. En réalité, les diverses ouvertures. et fermetures sefont en avance ou en retard, par rapport au point mort haut ou aupoint mort bas. ces différences pourraient être conservées dans. un moteur réalisé suivant l'invention en modifiant la largeur des lumières, du dis que 2.
Il va de soi que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit à titra d'exemple mais qu'elle s'étend à toute réalisation entrant dans l'esprit ou l'étendue des revendications, suivantes.
REVENDICATIONS.
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Jean, Ferdinand BAILLY Distribution disc for heat engines The name of distribution, in a heat engine, designates all the components whose role is to convey the gases, from their formation in the carburetor to their exit by the exhaust pipe, gases causing explosion at predetermined time.
Different distribution systems for heat engines are known, such as valves, jackets, spools, etc. These different systems have many drawbacks, the main ones of which result from the great complication of the regulating mechanism.
To ensure the movement of the various valves, liners, spools, it is necessary to provide many expensive manufacturing components such as camshafts, eccentric shafts, push rods, return springs, connecting rods etc ... The movement of these - Adjustments being cut off for downtime, for times, it is easy to understand the wear and the misadjustment that may result, thereby reducing the efficiency of the engine, and the increase in fuel.
Moreover, in the aforementioned systems, the multiplicity
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of these components, the cost of which is very high, occupy large volumes in the engine which place the manufacturer in the obligation to reduce the water chambers and this in places where cooling should be considerable such as the walls of the explosion chamber of the cylinder.
Finally, the speed with which the various distribution members act is reduced only in a very small proportion compared to the speed of the engine. the present invention relates to a distribution device comprising, in essential order, a disc provided with slots, the latter orbiting around its axis between the cylinder head and the upper part of the cylinder block. the functions provided by the following disc, the invention are multiple. He first establishes, with the aid of six lights, passages for the gases entering or leaving the cylinder; at a predetermined moment, it allows the spark plug to communicate with the cylinder through a sight glass, this spark plug being located exactly in the axis of the cylinder.
One of the most important advantages is that the disc produced according to the invention ensures the distribution to two co-lateral cylinders. The rotary movement of the disc is dependent on the speed of rotation of the vile shark and ensured by a minimum of parts in which an adjusting pinion is provided.
The disks are lubricated automatically under pressure by a pump known in thermal engines currently existing.
The realization of the distribution device makes it possible to give the motor an ideally small footprint.
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while increasing the various chambers where the circulation of cooling water is provided, following a known principle.
Other features of the invention will emerge from the following description.
The accompanying drawings show by way of non-limiting example one embodiment of the invention, the latter extending to the various original features which include the arrangement shown.
Fig.1 is a perspective view with partial section of the distribution disc. fig.2 is a partial section through. an engine whose distribution is provided by a device according to the invention.
Fig. 3 is a view of the adjusting mechanism of the large distribution pinion.
FIG. 4 is a plan view of an engine produced according to the invention, the cylinder head having been removed, the cylinders and the intake and exhaust openings being shown in dotted lines.
Figs. 5 to 13 are schematic sections through a cylinder showing the different times of a cycle.
The distribution device produced according to the invention comprises, in essential order, one or more discs such as 2 provided with six ports including three for admission of fresh gases, 2a, 2b, 2c and three exhaust ports for burnt gases 2t, 2r , 2s. Between two consecutive intake and exhaust lights is provided an ignition duct such as 2f, 2 @, 2m corresponding to a 2h milling with substantially curvature: equal to a half circle, these ducts
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2f, 2t, and 2m are placed at the opportune moment below the spark plug so as to make the latter communicate with the fresh gases contained in the cylinder, the electrode of the spark plug ensuring the ignition of these.
There is provided in the disc according to the invention, a central opening 2k serving, by means of an axis 2w threaded in the block, to fix it between two cylinders to which it ensures the distribution. the 'disc will rotate with gentle friction around its axis and a bush 2y in such a way that it will present successively; the intake, ignition and exhaust openings above the two juxtaposed cylinders and will hermetically seal the cylinder orifice during times of explosion and compression. the openings 2a, 2b and 2c which were used for admission to the first cylinder, will also be used for admission when they pass over the second cylinder. It is the same for the exhaust openings.
According to the invention, there are provided at the upper surface of the disc and at the upper part of the cylinder block, grooves such as 2p, 2q, 2v ensuring the lubrication of the latter. The toothing of the distribution disc can be helical, straight or chevron-shaped.
The rotational movement is provided to the various distribution discs via a pinion such as 3 (see fig. 2) made integral with a vertical axis 4 passing through the engine block through a tube 4a ensuring the return of the 'oil used to lubricate the disc and the various pinions to the oil pan. this axis is provided at its lower end with a bevel pinion 5 meshing with
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another bevel gear 6 carried by a horizontal shaft 7 provided at its front end with a large timing gear 8.
This large pinion 8 can be adjusted from the outside with respect to the shaft 7. The device for adjusting the pinion 8 consists of two forks (see fig.3) one 12 integral with the shaft 7, the other 11 integral with the large pinion 8 receiving its rotary movement from a pinion 9 wedged on one end of the crankshaft 10. Between these. two forks 11 and 12 are provided a screw 14 which can be handled externally and which maintains the latter at the desired distance. The tuning of the engine is effected very easily by means of the screw 14, the action of which is automatically transferred to all the distribution disks and, by the same token, to all the cylinders.
According to the invention, in each of the different pinions, the teeth never act except by one of their faces.
In the event of wear, the replacement of these may in no case prove to be essential as a result of the action of the screw 14 which will instantly compensate for the delay caused by this wear.
It goes without saying that the teeth of the different pinions will be straight, helical or chevron depending on the best performance of each. The cylinder head will be provided with soft openings per cylinder. one for admission, the other for exhaust.
The engine produced with a distribution device according to the invention operates as follows:
Take as an example a four cylinder engine. The engine cycle comprises the four stages of suction, compression, explosion and exhaust.
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FIGS. 5 to 13 clearly show the manner, in the case of an engine according to the invention. to perform the four-stroke cycle. Each of these figures schematically represents the cylinder head provided with the intake and exhaust openings 21 and 22, the spark plug, the disc 2 pierced with its ports 2a and 2s, the ignition ducts 2f, the cylinder and the piston, and finally the walls of the water chambers.
Fig. 5 shows the start of the admission established by placing the inlet port 2a of the disc 2, the mouth 21 of the pipes coming from the carburetor and the cylinder port opposite each other, at this time the piston is at top dead center and is about to descend. Full opening (fig. 6) is at the instant when. the piston completes the greater part of its stroke, the intake time is over when the piston reaches its bottom dead center.
Compression begins immediately. At this moment the disc hermetically forms the opening of the cylinder (see fig. 7). During the compression time, the gases invade the ignition duct 2f which appears above the single opening of the cylinder, these gases serving to instantaneously transmit the ignition. The piston then returns to its top dead center (see fig. 9) and the gases are compressed to the maximum.
At this moment, the spark bursts causing the explosion, the disk 2 pou-following its stroke closes the orifice of the cylinder until the piston returns to bottom dead center.
During their passage under the exhaust opening 22 of the cylinder head? the compressed gases in the ignition duct 2f expand and escape (see fig. 10). The piston will go up (see fig.ll) and already the exhaust port 2s of the disc 2 establishes a wise passage to the burnt gases towards the mouth 22 of the
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pipes' the exhaust.
As with the intake, the full opening of the exhaust corresponds to the greater part of the upward stroke of the piston (fig. 12). The piston was again at top dead center (see fig. 13), the explosion chamber is empty and ready to be filled with fresh gas.
Figs. 5 to 13 represent the action of the disc on a single cylinder but it is absolutely the same for each cylinder making up the engine.
In the case of a two-stroke engine, a distribution disc according to the invention can also be provided.
It is obvious that the openings will serve only for the exhaust which will allow the complete replacement of the burnt gases by new fresh gases.
In the exposition which has just been given of the operation of an engine produced according to the invention, it has been assumed that the opening and closing of intake and exhaust coincide with; the passage of the piston to the various dead points. In reality, the various openings. and closures are made early or late, relative to top dead center or bottom dead center. these differences could be kept in. a motor produced according to the invention by modifying the width of the lights, from the say that 2.
It goes without saying that the invention is in no way limited to the embodiment described by way of example but that it extends to any embodiment coming within the spirit or the scope of the following claims.
CLAIMS.
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