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Régulateur à masses centrifuges.
L'invention présente se rapporte à un régulateur à masses centrifuges dans lequel le déplacement des masses centrifuges sert à faire tourner, par rapport à un organe rotatif, un autre organe rotatif de même axe.
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Les régulateurs de ce genre doivent souvent transmettre des couples assez élevés de l'un à l'autre des organes rotatifs, de sorte que la ro- tation de l'un de ces organes par rapport à l'autre exige un travail considérable. Ce travail doit être fourni par les forces centrifuges agissant sur les masses du régulateur. Ces masses doivent donc être grandes, et leurs centres de gravité doi- vent pouvoir parcourir en sens radial des chemins relativement longs par rapport à l'angle de rota- tion réciproque des organes rotatifs.
Dans les régulateurs connus de ce genre, chaque masse centrifuge peut osciller sur un pivot rigidement monté sur l'un des organes rotatifs. Par rapport à l'autre organe rotatif, la masse centri- fuge est guidée de manière à pouvoir osciller et se déplacer dans un plan perpendiculaire à l'axe d'oscillation. Les portions de la masse centri- fuge qui sont situées près de l'axe du dit pivot ne peuvent donc se déplacer que de très peu par rapport à ce premier organe rotatif, et par conséquent, elles ne peuvent fournir qu'un travail faible sous l'influence des forces centrifuges auxquelles elles sont exposées.
Dans d'autres régulateurs connus du même genre, chaque masse centrifuge peut coulisser entre deux surfaces de guidage solidaires chacune de l'un des deux organes rotatifs. Toutes les por- tions de la masse centrifuge peuvent alors parcou- rir des trajets de même longueur et de même direction
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et, par conséquent contribuer dans une bonne mesure au travail à fournir. Cependant, les pièces pourvues des surfaces de guidage occupent beaucoup de place, de sorte que dans un espace déterminé à disposition, l'on ne peut loger que de petites masses centri- fuges.
L'invention présente a pour but de créer un régulateur d'encombrement limité et de puissance relativement grande, qui permette de faire tourner d'un angle considérable l'un des organes rotatifs par rapport à l'autre.
Suivant l'invention, chacune des masses cen- trifuges est reliée à chacun des deux organes rota- tifs au moyen d'un tourillon permettant l'oscilla= tion de la masse centrifuge par rapport à l'organe rotatif, ce tourillon étant, par rapport à l'une des deux pièces qu'il relie, guidé de manière à pouvoir; effectuer un'mouvement translatoire suivant un parcours déterminé perpendiculaire à son axe tandis que, par rapport à l'autre des dites deux pièces, l'axe du tourillon est fixe.
Dans le dessin annexé une réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple; il sera toutefois bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cette réalisation et qu'elle pourra être réalisée et appliquée de diverses autres manières.
La fig. 1 du dessin représente, en coupe axiale suivant la ligne A - A de la fig. 2, un régulateur qui pourra, par exemple, être prévu dans
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l'entraînement de l'appareil d'allumage ou de la pom- pe d'injection de combustible d'un moteur à com- bustion interne.
La fig. 2 est une coupe perpendiculaire à l'axe du régulateur, menée suivant la ligne B - B de la fig. 1; les organes y sont représentée dans la position qu'ils occupent à faible vitesse de ro- tation.
La fig. 3 est une coupe correspondante montrant les organes dans la position qu'ils occu- pent à vitesse de rotation élevée.
La référence 1 indique le bâti de l'appa- reil d'allumage ou de la pompe d'injection de combustible, dont l'arbre 2 est entraîné par le moteur à combustion interne au moyen d'un arbre 3 situé dans le prolongement de l'arbre 2, et du ré- gulateur qui va être décrit. Ce régulateur doit servir à faire tourner l'arbre 2 par rapport à l'arbre 3 d'un certain angle qui dépend de la vi- tesse de rotation à laquelle cet arbre 3 est entrai- né. Ainsi, les phases de fonctionnement de l'appa- reil d'allumage ou d'injection seront décalées par rapport à celles du moteur à combustion interne, et ce décalage sera fonction de la vitesse à laquel- le tourne le moteur.
Plus particulièrement, l'instant d'allumage ou le début de l'injection de combustible varieront par rapport à l'instant où le piston du moteur occupe son point mort intérieur, à la fin de sa course de compression.
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Le boîtier 4 du régulateur, monté sur le bâti 1 constitue un palier pour l'arbre d'entraî- nement 3; une collerette 5 et'une bague 6 empê- chent cet arbre 3 de se déplacer dans le sens de son. axe. L'arbre 2 est supporté par le bâti 1, et son déplacement longitudinal est empêché de manière analogue au moyen d'une collerette 7 et d'une bague 8. L'extrémité de l'arbre 2 qui fait face à celle de l'arbre 3 a la forme d'un tourillon cy- lindrique 9 de diamètre réduit; à celui-ci succède un carré 10. Sur ce carré est monté un levier 11 à deux bras qui est ainsi solidaire de l'arbre 2.
Un second levier 12, à deux bras symmétriques à ceux du levier 11 et de même longueur que ceux-ci, est d'une pièce avec l'arbre 3..
Le tourillon 9 porte une pièce de guidage 16 qui peut osciller librement sur ce tourillon et dont font partie deux tringles 17 qui passent par des les encoches 18 aménagées dans/moyeux des leviers 11 et 12. Les tringles 17 guident les masses centri- fuges 13 et 14, qui peuvent coulisser le long d'elle.
Ces masses sont de forme prismatique à base en seg- ment de cercle, et comportent des évidements 15 offrant place aux moyeux et aux bras des leviers 11 et 12. Chacune des masses a encore un évidement dont le fond constitue le siège,d'une extrémité d'un ressort à boudin 20. L'autre extrémité de ce 'ressort s'appuie contre un plateau 19 vissé sur l'extrémité filetée de la tringle 17 correspondante.
Chacune des masses centrifuges 13 et 14 porte deux tourillons 21 qui peuvent tourner
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autour de leur axe. En son milieu 22, chacun d'eux est aplati sur une longueur qui correspond à la largeur de l'évidement 15 prévu dans la masse cen- trifuge pour les bras des leviers 11 et 12. Ces parties aplaties des tourillons 21 sont engagées dans des fourchettes de guidage 23 prévues aux extrémi- tés des bras de leviers et peuvent y effectuer des mouvements translatoires perpendiculaires à leurs axes. Des deux tourillons montés dans chacune des deux masses centrifuges, l'un coulisse dans une fourchette de guidage du levier 11, l'autre dans une fourchette du levier 12.
Chacune des fourchettes 23 occupe toute la largeur de l'évidement 15 dans lequel elle se trouve, empêchent ainsi tant les masses 13 et 14 que les tourillons 21 de se déplacer dans le sens de l'axe de ces derniers.
A faible vitesse de l'arbre 3, c.à.d. à faible vitesse du moteur à combustion interne, les ressorts 20 forcent les masses 13 et 14 l'une contre l'autre; alors les fourchettes 23 des leviers 11 et 12 se touchent également, et le levier 12 transmet par contact direct le couple de l'arbre 3 au levier 11, qui entraîne l'arbre 2. Dans ces conditions les masses centrifuges 13 et 14 ne prennent aucune part à la transmission du couple. (Fig. 2)
Quand la vitesse de rotation augmente, la force centrifuge surmonte la force des ressorts 20 et déplace les masses 13 et 14 vers la position repré- sentée à la fig. 3. Dans la fig. 3 les tringles 17 et les masses centrifuges 13 et 14 sont orientées
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comme dans la fig. 2.
Le déplacement de ces masses, en passant de la position représentée dans la fig. 2 à la position de la fig. 3, apparaît donc comme simple mouvement de translation le long des tringles 17, tandis que le mouvement simultané du levier 11 et de l'arbre 2 apparaît comme rotation vers la droite et le mouvement analogue du levier 12 et de l'arbre 3 comme rotation vers la gauche.
Lorsque les arbres 2 et 3 tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, c.à.d. à droite, l'arbre 2 est donc décalé en avant par rapport à l'arbre 3 à mesure que la vitesse de rotation aug- mente, et par conséquent l'instant de l'allumage ou de l'injection du combustible est avancé par rapport au cycle de fonctionnement du moteur.
On se rend mieux compte de certaines carac- téristiques de l'invention en examinant le déplace- ment des masses centrifuges 13 et 14 par rapport à l'un des leviers 11 ou 12. Considéré de cette manière, le mouvement de chacune des masses n'est pas purement translatoire comme il l'est par rap- port aux tringles 17. Il ne consiste pas non plus en une simple oscillation de la masse autour d'un axe fixe par rapport à l'un ou l'autre des leviers 11 ou 12, comme le mouvement des masses centrifuges de régulateurs connus, par rapport aux organes ro- tatifs qui les portent. Dans le régulateur re- présenté dans le dessin annexé, le mouvement de chaque masse centrifuge est composé d'un mouvement rotatoire autour de l'axe de chaque tourillon 21,
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et d'un mouvement translatoire pendant lequel ce tourillon se déplace dans la fourchette 23.
Pendant ce mouvement translatoire, le centre de gravité de la masse centrifuge s'éloigne plus de l'axe de rotation qu'il ne le faisait déjà à cause du mouvement rotatoire connu, de sorte que le mou- vement translatoire permet à la masse de fournir un travail utile supplémentaire. En outre, le mouvement translatoire par rapport à l'un des leviers 11 ou 12 provoque une rotation supplémen- taire de l'autre de ces leviers. Par conséquent l'angle de décalage qui peut être obtenu entre les arbres 2 et 3 est plus grand que celui qui résulterait d'un simple mouvement angulaire de la masse centrifuge autour d'un axe fixe par rapport à l'un des leviers. Ce résultat s'obtient sans augmentation du diamètre extérieur du régulateur.
Suivant une variante d'exécution non re- présentée dans le dessin, les tourillons 21 pourraient coulisser dans des oeillets de guidage prévus dans les masses 13 et 14, au lieu d'avoir leurs axes fixe par rapport à celles-ci; par contre, ces tourillons, ou du moins leurs axes, devraient alors être fixes chacun par rapport à une extrémité de l'un des leviers 11 et 12, au lieu d'y coulisser dans les fourchettes 23.
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Centrifugal mass regulator.
The present invention relates to a centrifugal mass regulator in which the displacement of the centrifugal masses serves to rotate, relative to a rotary member, another rotary member with the same axis.
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Regulators of this kind often have to transmit fairly high torques from one rotary member to the other, so that the rotation of one of these members relative to the other requires considerable work. This work must be provided by the centrifugal forces acting on the masses of the regulator. These masses must therefore be large, and their centers of gravity must be able to travel in the radial direction relatively long paths compared to the angle of reciprocal rotation of the rotary members.
In known regulators of this type, each centrifugal mass can oscillate on a pivot rigidly mounted on one of the rotating members. With respect to the other rotating member, the centrifugal mass is guided so as to be able to oscillate and move in a plane perpendicular to the axis of oscillation. The portions of the centrifugal mass which are located near the axis of said pivot can therefore only move very little with respect to this first rotary member, and consequently, they can only provide weak work under the influence of centrifugal forces to which they are exposed.
In other known regulators of the same type, each centrifugal mass can slide between two guide surfaces each integral with one of the two rotary members. All the portions of the centrifugal mass can then travel paths of the same length and in the same direction.
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and therefore contribute to a good extent to the work to be done. However, the parts provided with the guiding surfaces take up a lot of space, so that in a specific space available, only small centrifugal masses can be accommodated.
The object of the present invention is to create a regulator of limited space and relatively high power, which allows one of the rotary members to be turned by a considerable angle with respect to the other.
According to the invention, each of the centrifugal masses is connected to each of the two rotary members by means of a journal allowing the oscillation of the centrifugal mass with respect to the rotating member, this journal being, by relation to one of the two pieces that it connects, guided so as to be able; perform a translatory movement along a determined path perpendicular to its axis while, with respect to the other of said two parts, the axis of the journal is fixed.
In the accompanying drawing an embodiment of the invention is shown by way of example; however, it will be understood that the invention is not limited to this embodiment and that it can be produced and applied in various other ways.
Fig. 1 of the drawing represents, in axial section along the line A - A of FIG. 2, a regulator which could, for example, be provided in
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the drive of the ignition device or of the fuel injection pump of an internal combustion engine.
Fig. 2 is a section perpendicular to the axis of the regulator, taken along line B - B of FIG. 1; the organs are represented therein in the position they occupy at low speed of rotation.
Fig. 3 is a corresponding section showing the members in the position they occupy at high rotational speed.
Reference 1 indicates the frame of the ignition device or of the fuel injection pump, the shaft 2 of which is driven by the internal combustion engine by means of a shaft 3 located in the extension of shaft 2, and of the regulator which will be described. This regulator must serve to make the shaft 2 turn with respect to the shaft 3 by a certain angle which depends on the speed of rotation at which this shaft 3 is driven. Thus, the operating phases of the ignition or injection device will be offset with respect to those of the internal combustion engine, and this offset will depend on the speed at which the engine is running.
More particularly, the ignition instant or the start of fuel injection will vary with respect to the instant when the engine piston occupies its internal dead center, at the end of its compression stroke.
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The regulator housing 4, mounted on the frame 1, constitutes a bearing for the drive shaft 3; a collar 5 and a ring 6 prevent this shaft 3 from moving in the direction of its movement. axis. The shaft 2 is supported by the frame 1, and its longitudinal displacement is similarly prevented by means of a collar 7 and a ring 8. The end of the shaft 2 which faces that of the shaft 3 has the shape of a cylindrical journal 9 of reduced diameter; this is followed by a square 10. On this square is mounted a lever 11 with two arms which is thus secured to the shaft 2.
A second lever 12, with two arms symmetrical to those of the lever 11 and of the same length as these, is in one piece with the shaft 3 ..
The journal 9 carries a guide piece 16 which can oscillate freely on this journal and of which two rods 17 form part which pass through the notches 18 made in the hubs of the levers 11 and 12. The rods 17 guide the centrifugal masses 13 and 14, which can slide along it.
These masses are of prismatic shape based on a segment of a circle, and include recesses 15 providing room for the hubs and arms of the levers 11 and 12. Each of the masses also has a recess, the bottom of which constitutes the seat. end of a coil spring 20. The other end of this' spring bears against a plate 19 screwed onto the threaded end of the corresponding rod 17.
Each of the centrifugal masses 13 and 14 carries two journals 21 which can rotate
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around their axis. In its middle 22, each of them is flattened over a length which corresponds to the width of the recess 15 provided in the centrifugal mass for the arms of the levers 11 and 12. These flattened parts of the journals 21 are engaged in Guide forks 23 provided at the ends of the lever arms and can perform translatory movements there perpendicular to their axes. Of the two journals mounted in each of the two centrifugal masses, one slides in a guide fork of lever 11, the other in a fork of lever 12.
Each of the forks 23 occupies the entire width of the recess 15 in which it is located, thus preventing both the masses 13 and 14 and the journals 21 from moving in the direction of the axis of the latter.
At low shaft speed 3, i.e. at low speed of the internal combustion engine, the springs 20 force the masses 13 and 14 against each other; then the forks 23 of the levers 11 and 12 also touch each other, and the lever 12 transmits by direct contact the torque from the shaft 3 to the lever 11, which drives the shaft 2. Under these conditions, the centrifugal masses 13 and 14 do not take no part in the transmission of torque. (Fig. 2)
As the speed of rotation increases, the centrifugal force overcomes the force of the springs 20 and moves the masses 13 and 14 to the position shown in FIG. 3. In fig. 3 the rods 17 and the centrifugal masses 13 and 14 are oriented
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as in fig. 2.
The displacement of these masses, passing from the position shown in fig. 2 in the position of FIG. 3, therefore appears as a simple translational movement along the rods 17, while the simultaneous movement of the lever 11 and of the shaft 2 appears as rotation to the right and the analogous movement of the lever 12 and of the shaft 3 as rotation towards the left.
When shafts 2 and 3 are rotating clockwise, i.e. on the right, shaft 2 is therefore shifted forward with respect to shaft 3 as the speed of rotation increases, and consequently the instant of ignition or fuel injection is advanced by relative to the engine operating cycle.
Certain features of the invention are best understood by examining the movement of the centrifugal masses 13 and 14 with respect to one of the levers 11 or 12. Considered in this way, the movement of each of the masses n 'is not purely translatory as it is in relation to the rods 17. It does not consist either of a simple oscillation of the mass around an axis fixed with respect to one or the other of the levers 11 or 12, such as the movement of centrifugal masses of known regulators, relative to the rotating members which carry them. In the regulator shown in the accompanying drawing, the movement of each centrifugal mass is composed of a rotary movement around the axis of each journal 21,
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and a translatory movement during which this journal moves in the fork 23.
During this translatory movement, the center of gravity of the centrifugal mass moves farther from the axis of rotation than it already did because of the known rotational movement, so that the translatory movement allows the mass to move. provide additional useful work. In addition, the translatory movement relative to one of the levers 11 or 12 causes an additional rotation of the other of these levers. Consequently, the offset angle which can be obtained between shafts 2 and 3 is greater than that which would result from a simple angular movement of the centrifugal mass around an axis fixed with respect to one of the levers. This is achieved without increasing the outside diameter of the regulator.
According to an alternative embodiment not shown in the drawing, the journals 21 could slide in guide eyelets provided in the masses 13 and 14, instead of having their axes fixed with respect to the latter; on the other hand, these journals, or at least their axes, should then each be fixed with respect to one end of one of the levers 11 and 12, instead of sliding there in the forks 23.