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perfectionnements apportés aux soupapes en champignons et clapets anaiogues destines en particulier aux moteurs a combustion interne.
L'invention se rapporte à un mécanisme de commande de soupapes et, en particulier, aux soupapes en champignons et d'autres types pour moteurs à combustion interna
Le premier objet de l'invention est la oréation de moyens perfectionnés pour solliciter élastiquement les soupapes à déclic et antres soupapes, ces moyens étant d'une construction relativement simple et s'avérant capables de fonctionner efficacement même anx grandes vitesses. L'inven- tion se rapporte en outre à un mécanisme de commande de son- papas relativement compact qui permet à plusieurs soupapes d'être maintenues fermées par un ressort du. type de la barre de torsion..
On a déjà proposé un mécanisme à ressort pour solliciter une paire de soupapes à déclic vers leur position formée, ce mécanisme comprend un ressort enroulé en héliae, établi pour fonctionner par torsion autour de son axe d'en- roulement, les extrémités opposées du ressort étant reliées respectivement arx soupapes, de telle sorte que le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des deux soupapes augmente l'effort de torsion dans le ressort et, par conséquent, l'ef- fort de fermeture exercé sur l'autre soupape.
Dans un mécanisme de soupapes comportant en combinaison avec une paire de soupapes, des moyens pour ouvrir cas dernières et des organes élastiques pour les maintenir fermées, conformément à la présente invention, ces organes élastiques sont constituée par une barre de torsion pratique- ment rectiligne, soumise à une ontrainta de torsion et dont les extrémités sont reliées impérativement à la paire de son- ,papes, une extrémité à chaque soupape* de telle manière qu'une
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augmentation de la contrainte de torsion dans la barre, ré- sultant du mouvement d'ouverture de l'une des soupapes, accroît l'effort de fermeture que la barre exerce sur l'autre soupape.
En outre, on a prévu selon l'invention, un méca- nisme de soupapes comprenant, associés aveo une paire de saupapes, des moyens pour ouvrir ces soupapes et des organes élastiques destinés à maintenir normalement lesdites soupa- pes fermées, les organes élastiques étant constitués par une paire de barres de torsion sensiblement droites, chacune .ayant l'une de ses extrémités reliée oinématiquement à la soupape correspondante de la paire, grâce à quoi la torsion de la barre commande cette soupape vers sa position fermée;
le mécanisme comprenant encore une liaison flottante entre les autres extrémités des deux barres de torsion afin de les soumettre toutes deux à une sollicitation de torsion tendent à fermer les soupapes, de telle manière que 1'.accroissement de cette sollicitation dans l'une des barres, résultant du mouvement d'ouverture de la soupape correspondante, est transmis à l'autre barre et y provoque un accroissement de l'effort de fermeture exercé sur l'autre 'soupape de la paire.
Il résulte de cette disposition que le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des soupapes a pour effet d'augmenter la contrainte de torsion dans les deux barres de torsion et dans le cas où une seule des soupapes doit être sensible- ment ouverte à n'importe quel instant donné, la disposition d'ensemble selon l'invention permet de prévoir des barres de torsion plus courtes et/ou plus robustes que cela ne serait possible avec les dispositions antérieures dans lesquelles une seule barre de torsion fixée par une extrémité sert à fermer individuellement chaque soupape.
De préférence-, la liaison flottante oomporte une paire de bras manivelles à savoir un sur chaque barre de tor- sion et ces bras sont reliés par une bielle de longueur réglable, les extrémités des barres contiguës aux bras mani- velles étant supportées dans des paliers de pivotement. Il est convenable que chaque barre de torsion s'aligne à l'in- térieur d'un tube transmettant le couple à partir d'une ex- trémité de ladite barre et le tube est monté dans un palier fixe permettant les oscillations. La bielle de liaison ré- glable fournit un moyen d'obtenir des contraintes de torsion initiales dans les barres conformément aux exigences d'ordre dynamique et pour d'autres considérations.
Présentée sous un autre aspect, l'invention concerne encore un mécanisme à soupapes dans lequel les organes de commande affectés à une paire de soupapes du type champignons se composent pour chaque soupape, d'un levier culbuteur ac- tionné par came ou moyen équivalent pour ouvrir la soupape et d'une barre de torsion reliée par l'une de ses extrémités au levier culbuteur, l'autre extrémité étant couplée, par une connexion flottante, à la partie terminale correspondante de la barre de torsion appartenant à l'autre soupape. Les deux barres de torsion sont maintenues dans un état de solli- citation à la torsion par la liaison flottante et toutes deux sont agencées de telle manière qu'elles contribuent à maintenir chaque soupape en position fermée.
De préférence, chaque barre de torsion et l'axe de pivotement du culbuteur correspondant sont coaxiaux et chaque levier culbuteur peut comporter un tube dans lequel passe la barre de torsion ce tube étant muni de bras manivelles espacés axialement, coo- pérant avec la soupape et avec la came on un mécanisme équi- valent.
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La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortent tant des dessins que du texte fai- sant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 est une élévation, avec coupe partielle par 1-1 de la fig. 2, représentant la culasse d'un cylindre de moteur à combustion interne. @
La fig. 2 est une coupe horizontale du mécanisme de commande des soupapes, par 2-2 de la fig, 1.
La fig. 3 représente en plan, la disposition d'ensemble d'une variante de l'invention.
La fig. 4 est une élévation avec coupe partielle, re- présentant une forme modifiée d'un mécanisme à soupapes.
La fige 5 est une vue en plan d'une autre disposition conforme à l'invention.
En se reportant premièrement aux fig. 1 et 2, on voit que la culasse, désignée par la référence 10, est du type usuel dit " à soupape en tête" et comporte une tubulure avec orifioe dadmission 11 et une tubulure avec orifice d'échap- pement 12, Les soupapes d'admission et d'échappement, figu- rées respectivement en 13 et 14, sont du type en champignons bien connu, .chacune possédant une tige d'une pièce avec une tête ou plateau 16.
D'autre part; près de son extrémité extérieure au cylindre, chaque tige 15 est pourvue d'un col- lier ou d'une bride 17 établi de manière à être en prise avec l'extrémité bifurquée on la chape du bras correspondant d'une paire de bras-manivelles 18 et 19, de sorte qu'une force montante exercée par le bras 18 ou 19 a la direction nécessaire pour maintenir la soupape 13 (ou 14) en position fermée. Les bras 18 et 19 sont aussi établis pour ouvrir les soupapes 13 et 14 et* à cet effet,, chaque tige 15 est pour- vue d'une seconde bride on.d'un collier 20 les deux colliers ou brides sur chaque tige étant suffisamment espacés le long de celle-ci pour permettra à l'extrémité bifurquée du bras 18 on 19 de s'engager commodément entre eux.
Une paire de paliers 21 et 22 sont fixés à la culasse 10 ou venus de fabrication avec elle ; ils supportent deux élé- ments tubulaires rotatifs 23 et 24 sur lesquels les bras respectifs 18 et 19 sont formés ou fixés à proximité immédia- te des extrémités correspondantes des paliers 21 et 22. A son extrémité opposée, l'élément tubulaire 23 est également pourvu d'un second bras 25 venu de fabrication ou rapporté, cependant qu'un bras semblable 26 est prévu en ce qui con- cerne l'élément tubulaire 24. Les extrémités des bras 25 et 26 sont en forme de coupelles retournées 27, disposées de manière à coopérer avec les poussoirs 28 du mécanisme usuel de commande des soupapes.
A coté du bras 25, l'élément tubulaire 23 a un diamètre intérieur réduit et présente des cannelures internes pour faire prise.avec la partie cannelée 29 d'une barre de torsion droite 30 disposée coaxialement à l'intérieur de l'élément tabulaire 23 et dont la partie terminale opposée est pourvue de cannelures comme cela est figuré en 31. Un chapeau 33 garni d'un coussinet cylindrique 34;est monté et peut tourner sur l'extrémité 35 de l'élément tubulaire 23. Ce chapeau est venu de fabrication avec un bras asservi 36, possédant à son extré- mité inférieure une portée d'appui 37 sensiblement hémisphéri- que.
La paroi terminale ,du chapeau 33 comporte une ouverture
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dentelée s'engageant sur l'extrémité cannelée correspondante 31 de la barre de torsion 30 N'Une seconde barre droite de torsion 32, disposée à l'intérieur de l'organe tubulaire 24 est semblablement façonnée avec des extrémités cannelées 29 et 31, la première devant être solidaire en rotation de l'extrémité de l'élément tubulaire 24 contigu du bras 26, tandis que l'autre extrémité cannelée fait prise avec un cha- peau 38 semblable au chapeau 33; le chapeau 38 est venu de fabrication avec un bras asservi 39 possédant une portée d'appui 40 qui fait face à la portée d'appui 37.
Un organe de butée ou de poussée 41 sert de bielle ou de liaison flottante entre les points d'appui 37 et 40 ; se compose de deux parties vissées ensemble et pourvues d'un écrou de blocage 42 afin de permettre un réglage de sa longueur utile.
Lorsque le mécanisme à soupapes est assemblé, les barres de torsion 30 et 32 sont soumises à des contraintes de torsion dirigées de telle sorte que les deux barres agissent sur les bras 18 et 19 pour solliciter les soupapes 13 et 14 vers leurs positions de fermeture. Ainsi l'action de la barre de torsion 30 sur le chapeau 33 tend à faire tourner ce dernier en sens contraire des aiguilles de montre comme on le voit sur la fig.l, tandis que le chapeau 38 tend à tourner dans le sens des aiguilles de montre sous l'action de la barre de torsion 32.
La présence de l'organe de poussée 41 permet à ces réactions de s'opposer l'une à l'autre et offre l'avantage que les deux barres de torsion 30 et 32 agissent de concert pour maintenir chacune des soupapes 13 et 14 à sa position de ferme- ture, ce qui permet de construire chaque barre de torsion 30 et 32 sous une forme courte et relativement ramassée. L'effort de fermeture normalement exercé par les barres de torsion 30 et 32 peut être réglé par modification de la longueur efficace de l'organe de poussée 41.
On remarquera évidemment que dans un moteur à combustion interne, il y a, en général, par cylindre une seule soupape ouverte d'une quantité considérable à n'importe quel instant, et dans l'étude du fonctionnement du mécanisme à sou- papes perfectionné, il suffira donc de supposer que l'une des soupapes 13 et 14 reste fermée alors que l'autre s'ouvre puis se referme. Dans les moteurs à combustion normaux à quatre temps, la période de recouvrement pendant laquelle les soupapes d'admission et d'échappement sont toutes deux partiellement ouvertes ou soulevées en même temps un très court instant, n'al- tère pas la marche du mécanisme.
Ainsi pendant l'ouverture de la soupape d'admission 13, le bras 25 est soulevé par le pous- soir approprié 28 et fait tourner l'élément tubulaLre 23 de telle sorte que le bras 18 s'abaisse et ouvre la soupape. Pen- dant ce mouvement angulaire de l'élément tubulaire 23, l'effort de torsion dans la barre de torsion 30 augmente et, en consé- quenoe, la réaction sur le chapeau 33 devient plus forte que la réaction opposée qui est produite sur le chapeau 38 par la barre de torsion 32. Il en résulte que l'organe de poussée 41 se déplace vers la droite, tendant ainsi à tordre le chapeau 38 et soumettant la barre de torsion 32 à un supplément de oontrainte.
Accessoirement, cette action augmente la force diri- gée de bas en haut sur le bras 19 et, par suite, maintient la soupape 14 plus fortement dans sa position fermée mais naturel- lement, l'avantage pratique de ce dispositif perfectionné, réside en ce que les deux barres de torsion 30 et 32 reçoivent un sup- plément de sollicitation par le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des soupapes, de sorte que chacune d'elles n'a besoin de surmonter que la moitié de la déviation angulaire du bras 25 on du bras 26 puisque la déviation (angulaire) de l'un quelcon- que de ceux-là est prise en charge à peu près également par les @
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deux barres de torsion 30 et 32.
On se rendra compte évidemment que les bras 25 et 18, d'un bloc avec l'élément tubulaire 23 qui les relie, agissent comme un simple culbuteur pour comman- der la soupape 13 et qu'en même temps l'élément tabulaire 23 sert de carter pour la barre de torsion 30 en la protégeant contre les détériorations. Cette remarque s'applique aussi, sans doute, aux bras 26 et 19 formant un ensemble avec l'élément tabulaire 24 et la barre de torsion 32.
Dans la variante représentée en plan de façon schématique sur la fig. 3, les barres de torsion 30 et 32 ont leurs extrémités supportées dans des paliers 43 avec possibilité de tourner. Un bras asservi 36 avec portée d'appui 37, est fixé à une extrémité de la barre de torsion 30, cependant qu'un cul- buteur 44 est, de même, fixé solidairement à l'autre extrémité de la barre de torsion 30, ledit culbuteur ayant une extrémité bifurquée 45 pour venit en prise aveo la tige de la soupape 13, avantageusement par l'intermédiaire de brides 17 et 20, comme on le voit fige 1. L'autre extrémité du culbuteur 44 est munie d'un galet suiveur 46 qui est en contact avec une came 47 mon- tée sur un arbre à cames 48 tournant sur lui-même.
La came 47 a un profil convenable pour commander également la soupape d'échappement 14 à laquelle elle est reliée cinématiquement par un culbuteur 49 pourvu d'un galet d'application 50. Le culbuteur 49 est fixé à une extrémité de la barre de torsion 32 dont l'autre extrémité porte un bras asservi 39 se terminant par une portée d'appui 40. Comme dans l'exemple précédent, les portées d'appui 37 et 40 sont reliées par un organe de poussée réglable 41 adapté pour produire., égaliser et régler les réactions des barres de torsion 30 et 32, en ce sens que ces deux barres reçoivent un supplément de contrainte pendant le mouvement d'ouverture de l'une quelconque des soupapes 13 et 14.
De cette manière, dans la disposition représentée sur la fig. 3, la réaction de chacune des barres de tordion 30,32 est transmise à l'autre barre et, par conséquent, toutes deux absorbent un supplément de contrainte pendant l'ouverture de l'une ou l'autre des soupapes 13 et 14. Afin de rendre le fonc- tionnement parfaitement clair, les flèches de la fig.3 indi- quent les directions des couples de torsion exercés par les extrémités respectives des barres de torsion 30 et 32,.
Dans la construction représentée à l'aide de la fig. 4, la soupape 13 est commandée, de la manière usuelle, par un culbuteur 44 qui peut osciller autour d'un axe 51 et possède un galet 46 en contact avec une came correspondante 52 sur un,arbre à cames 48. Une seconde came 53 commande un culbuteur 49 oscillant autour d'un axe 54 de manière à ouvrir la soupape 14. Le système élastique sollicitant la soupape 13 vers sa position de fermeture comporte une barre de torsion 30 qui peut tourner dans des paliers (non.représentés) et sur une extrémité de laquelle est calé un bras 18 agencé pour entrat- ner une bride 17 sur la soupape 13 de manière à solliciter cette soupape vers sa position fermée grâce à l'effort de tor- sion que la barre 30 exerce sur le bras 18 dans le sens de la flèche 55.
A son autre extrémité-, en avant, la barre' de torsion 30 porte un bras asservi 36 représenté en traits interrompus, et qui est relié par son extrémité inférieure, à la partie terminale ou tête d'une bielle de tension 56, dont la longueur est réglable..Une disposition similaire est utilisée en com- binaison avec la soupape 14, une barre de torsion 32 étant reliée d'une part, à cette soupape par un bras 19 et, diantre part, 1 l'extrémité adjacente de la bielle 56 par un bras so- lidaire 39.
Pendant le montage on règle la longueur de la bielle
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56 afin de produire la contrainte initiale de torsion désirée dans les barres de torsion 30 et 32 et lorsque l'une on l'autre des soupapes 13 ou 14 s'ouvre, l'accroissement de sollicitation à la torsion qui en résulte est encaissé à peu près également par les deux barres de torsion 30 et 32. Les directions suivant lesquelles les barres de torsion 30 et 32 sollicitent respecti- vement les bras 36 et 37 sont indiquées par les flèches 57.
Si on le désire, l'invention peut être mise en oeuvre d'une manière relativement simple en utilisant une seule barre de torsion pour solliciter une paire de soupapes vers leurs positions de fermeture, grâce à la disposition d'ensemble indiquée sur la fig. 5. Une barre de torsion 58 pouvant tour- ner dans des paliers 43, porte des bras 18 et 19 fixés soli- dairement sur ses extrémités et se bifurquant pour entourer les tiges des deux soupapes 13 et 14. Lors de l'assemblage du mécanisme, on soumet la barre 58 à une contrainte de torsion, de sorte que ses extrémités tendent à se détordre relativement suivant le sens indiqué par les flèches, ce qui sollicite les bras 18 et 19 tous deux vers le haut afin de maintenir les sou- papes à leur position fermée.
On constate que si l'aune ou l'au- tre des soupapes 13 et 14 s'ouvre, un supplément de torsion se répartit sur toute la longueur de la barre 58.
Les soupapes 13 et 14 représentées dans une forme de réalisation quelconque, peuvent appartenir à un seul cylindre, mais en variante, elles peuvent être associées à des cylindres différents d'un moteur polycylindrique, lesdites soupapes, toutefois, étant de préférence établies de telle manière qu'une seule soit en majeure partie ouverte à un instant quelconque du cycle du moteur.
Bien que l'on ait décrit l'invention comme se rappor- tant à des moteurs à combustion interne, il est entendu qu'elle sapplique à une commande de soupapes destinée à des fins di- verses; elle est particulièrement utile lorsque l'on désire un fonctionnement à grande vitesse. L'invention est encore appli- cable à des cas où plusieurs soupapes doivent être commandées en synchronisme, lorsque, par exemple, des moteurs à combustion interne comportent pour chaque cylindre une paire de soupapes d'admission et une paire de soupapes d'échappement. Les soupapes proprement dites peuvent avoir toute forme constructive dans laquelle un organe élastique les maintient à leur position normale.
Les organes élastiques perfectionnés qui ont été décrits sont d'une construction extrêmement simple et sont faciles à mettre en place car la force élastique requise peut être impartie à la barre de torsion après que tout le mécanisme à soupapes a été assemblé. De plus, la partie principale du ressort est placée à une bonne distance de la culasse chaude du cylindre et peut, pour cette raison, être refroidie effica- cement, alors que son fonctionnement n'est pas gêné par la saleté ou par un =---- corps étranger qui certainement ferait gripper un ressort de compression à plusieurs spires.
Etant donné que le mouvement réel d'un ressort est négligeable, les effets d'inertie sont infimes, de sorte que son utilisation est tout à fait indiquée dans les moteurs, pompes et autres machines analogues à grande vitesse ainsi que dans des condi- tions qui, jusqu'à, présent, avaient entraîné des perturbations dues aux effets de résonance.
Il va de soi que l'on peut apporter certaines mo- difications aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites et prévoir, notamment la substitution d'équivalents techniques sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
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improvements made to mushroom valves and anaiogues valves intended in particular for internal combustion engines.
The invention relates to a valve control mechanism and, in particular, to mushroom valves and other types for internal combustion engines.
The first object of the invention is the oréation of improved means for resiliently urging the click valves and other valves, these means being of a relatively simple construction and proving capable of operating efficiently even at high speeds. The invention further relates to a relatively compact valve control mechanism which allows multiple valves to be held closed by a spring. type of torsion bar.
A spring mechanism has already been proposed for urging a pair of click valves towards their formed position, this mechanism comprises a helically wound spring, established to operate by torsion about its winding axis, the opposite ends of the spring. being respectively connected by valves, so that the opening movement of any one of the two valves increases the torsional force in the spring and, consequently, the closing force exerted on the other valve .
In a valve mechanism comprising, in combination with a pair of valves, means for opening last cases and elastic members for keeping them closed, in accordance with the present invention, these elastic members are constituted by a practically rectilinear torsion bar, subjected to an ontrainta of torsion and whose ends are imperatively connected to the pair of probes, one end to each valve * in such a way that
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increase in the torsional stress in the bar, resulting from the opening movement of one of the valves, increases the closing force that the bar exerts on the other valve.
Furthermore, according to the invention there is provided a valve mechanism comprising, associated with a pair of valves, means for opening these valves and elastic members intended to normally keep said valves closed, the elastic members being constituted by a pair of substantially straight torsion bars, each having one of its ends automatically connected to the corresponding valve of the pair, whereby the torsion of the bar controls this valve towards its closed position;
the mechanism further comprising a floating connection between the other ends of the two torsion bars in order to subject them both to a torsional stress tend to close the valves, so that the increase of this stress in one of the bars , resulting from the opening movement of the corresponding valve, is transmitted to the other bar and there causes an increase in the closing force exerted on the other valve of the pair.
It follows from this arrangement that the opening movement of any one of the valves has the effect of increasing the torsional stress in the two torsion bars and in the case where only one of the valves is to be substantially open. at any given moment, the overall arrangement according to the invention makes it possible to provide torsion bars that are shorter and / or more robust than would be possible with the previous arrangements in which a single torsion bar fixed by one end is used to individually close each valve.
Preferably, the floating link has a pair of crank arms, namely one on each torsion bar and these arms are connected by a connecting rod of adjustable length, the ends of the bars adjacent to the crank arms being supported in bearings. of pivoting. It is convenient that each torsion bar aligns itself inside a torque transmitting tube from one end of said bar and the tube is mounted in a fixed bearing allowing oscillations. The adjustable link rod provides a means of obtaining initial torsional stresses in the bars in accordance with dynamic requirements and other considerations.
Shown in another aspect, the invention relates to a valve mechanism in which the actuators assigned to a pair of mushroom-type valves consist for each valve of a cam-actuated rocker lever or equivalent means for open the valve and a torsion bar connected at one end to the rocker lever, the other end being coupled, by a floating connection, to the corresponding end part of the torsion bar belonging to the other valve . The two torsion bars are maintained in a state of torsional stress by the floating link and both are arranged in such a way that they help to keep each valve in the closed position.
Preferably, each torsion bar and the pivot axis of the corresponding rocker arm are coaxial and each rocker lever can comprise a tube through which the torsion bar passes, this tube being provided with axially spaced crank arms, cooperating with the valve and with the cam there is an equivalent mechanism.
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The description which will follow with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawings and from the text forming, of course, part of said invention.
Fig. 1 is an elevation, with partial section through 1-1 of FIG. 2, showing the cylinder head of an internal combustion engine cylinder. @
Fig. 2 is a horizontal section of the valve control mechanism, through 2-2 of fig, 1.
Fig. 3 shows in plan the overall arrangement of a variant of the invention.
Fig. 4 is a partially sectioned elevation showing a modified form of a valve mechanism.
Figure 5 is a plan view of another arrangement according to the invention.
Referring first to Figs. 1 and 2, it can be seen that the cylinder head, designated by the reference 10, is of the usual so-called "overhead valve" type and comprises a pipe with an intake orifice 11 and a pipe with an exhaust orifice 12. The intake and exhaust, shown at 13 and 14 respectively, are of the well-known mushroom type, each having a one-piece shank with a head or plate 16.
On the other hand; near its end outside the cylinder, each rod 15 is provided with a collar or flange 17 established so as to engage with the bifurcated end or the yoke of the corresponding arm of a pair of arms- cranks 18 and 19, so that an upward force exerted by the arm 18 or 19 has the direction necessary to keep the valve 13 (or 14) in the closed position. The arms 18 and 19 are also established to open the valves 13 and 14 and * for this purpose, each rod 15 is provided with a second flange or a collar 20 the two collars or flanges on each rod being sufficiently spaced along it to allow the bifurcated end of the arm 18 or 19 to conveniently engage between them.
A pair of bearings 21 and 22 are attached to the cylinder head 10 or manufactured with it; they support two rotating tubular elements 23 and 24 on which the respective arms 18 and 19 are formed or fixed in the immediate vicinity of the corresponding ends of the bearings 21 and 22. At its opposite end, the tubular element 23 is also provided a second arm 25 manufactured or attached, while a similar arm 26 is provided for the tubular element 24. The ends of the arms 25 and 26 are in the form of upturned cups 27, arranged so as to cooperate with the pushrods 28 of the usual valve control mechanism.
Beside the arm 25, the tubular element 23 has a reduced internal diameter and has internal splines to engage with the splined portion 29 of a straight torsion bar 30 disposed coaxially inside the tubular element 23 and the opposite end part of which is provided with grooves as shown at 31. A cap 33 fitted with a cylindrical bush 34 is mounted and can rotate on the end 35 of the tubular element 23. This cap came from manufacture with a slave arm 36, having at its lower end a substantially hemispherical bearing surface 37.
The end wall of the cap 33 has an opening
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serrated engaging the corresponding splined end 31 of torsion bar 30 N'A second straight torsion bar 32, disposed within tubular member 24, is similarly shaped with splined ends 29 and 31, the the first to be integral in rotation with the end of the tubular element 24 contiguous with the arm 26, while the other fluted end is engaged with a cap 38 similar to the cap 33; the cap 38 has come from manufacture with a slave arm 39 having a bearing surface 40 which faces the bearing surface 37.
A stop or thrust member 41 serves as a connecting rod or a floating connection between the support points 37 and 40; consists of two parts screwed together and provided with a locking nut 42 in order to allow adjustment of its useful length.
When the valve mechanism is assembled, the torsion bars 30 and 32 are subjected to directed torsional stresses such that the two bars act on the arms 18 and 19 to bias the valves 13 and 14 towards their closed positions. Thus the action of the torsion bar 30 on the cap 33 tends to make the latter turn counterclockwise as seen in fig.l, while the cap 38 tends to turn clockwise watch under the action of the torsion bar 32.
The presence of the thrust member 41 allows these reactions to oppose each other and offers the advantage that the two torsion bars 30 and 32 act in concert to keep each of the valves 13 and 14 at its closed position, which allows each torsion bar 30 and 32 to be constructed in a short and relatively compact form. The closing force normally exerted by the torsion bars 30 and 32 can be adjusted by modifying the effective length of the thrust member 41.
It will obviously be noticed that in an internal combustion engine, there is, in general, per cylinder a single valve open of a considerable quantity at any time, and in the study of the operation of the improved valve mechanism , it will therefore suffice to assume that one of the valves 13 and 14 remains closed while the other opens and then closes. In normal four-stroke combustion engines, the recovery period during which the intake and exhaust valves are both partially open or raised at the same time for a very short time, does not affect the operation of the mechanism. .
Thus, during the opening of the intake valve 13, the arm 25 is lifted by the appropriate pusher 28 and rotates the tubular member 23 so that the arm 18 lowers and opens the valve. During this angular movement of the tubular member 23, the torsional force in the torsion bar 30 increases and, therefore, the reaction on the cap 33 becomes stronger than the opposite reaction which is produced on the. cap 38 by the torsion bar 32. As a result, the thrust member 41 moves to the right, thus tending to twist the cap 38 and subjecting the torsion bar 32 to additional stress.
Incidentally, this action increases the force directed from the bottom up on the arm 19 and, consequently, maintains the valve 14 more strongly in its closed position but of course the practical advantage of this improved device lies in that. that the two torsion bars 30 and 32 receive additional stress by the opening movement of any one of the valves, so that each of them need only overcome half of the angular deflection arm 25 or arm 26 since the (angular) deviation of any one of these is supported almost equally by the
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two torsion bars 30 and 32.
It will of course be appreciated that the arms 25 and 18, integral with the tubular element 23 which connects them, act as a simple rocker arm to control the valve 13 and that at the same time the tubular element 23 serves. housing for the torsion bar 30 by protecting it against damage. This remark also applies, no doubt, to the arms 26 and 19 forming an assembly with the tubular element 24 and the torsion bar 32.
In the variant shown schematically in plan in FIG. 3, the torsion bars 30 and 32 have their ends supported in bearings 43 with the possibility of turning. A slave arm 36 with bearing surface 37 is fixed to one end of the torsion bar 30, while a rocker 44 is likewise integrally fixed to the other end of the torsion bar 30, said rocker arm having a bifurcated end 45 to come into engagement with the stem of the valve 13, advantageously by means of flanges 17 and 20, as seen in freezing 1. The other end of the rocker arm 44 is provided with a roller follower 46 which is in contact with a cam 47 mounted on a camshaft 48 rotating on itself.
The cam 47 has a suitable profile to also control the exhaust valve 14 to which it is kinematically connected by a rocker arm 49 provided with an application roller 50. The rocker arm 49 is fixed to one end of the torsion bar 32. the other end of which carries a slave arm 39 ending in a bearing surface 40. As in the previous example, the bearing surfaces 37 and 40 are connected by an adjustable thrust member 41 adapted to produce., equalize and adjusting the reactions of the torsion bars 30 and 32, in that these two bars receive additional stress during the opening movement of any of the valves 13 and 14.
In this way, in the arrangement shown in FIG. 3, the reaction of each of the torsion bars 30,32 is transmitted to the other bar and, therefore, both absorb additional stress during the opening of either of the valves 13 and 14. In order to make the operation perfectly clear, the arrows in fig. 3 indicate the directions of the torsional torques exerted by the respective ends of the torsion bars 30 and 32 ,.
In the construction shown with the aid of FIG. 4, the valve 13 is controlled, in the usual manner, by a rocker arm 44 which can oscillate about an axis 51 and has a roller 46 in contact with a corresponding cam 52 on a camshaft 48. A second cam 53. controls a rocker arm 49 oscillating about an axis 54 so as to open the valve 14. The elastic system urging the valve 13 towards its closed position comprises a torsion bar 30 which can rotate in bearings (not shown) and on one end of which is wedged an arm 18 arranged to engage a flange 17 on the valve 13 so as to urge this valve towards its closed position by virtue of the torsional force which the bar 30 exerts on the arm 18 in direction of arrow 55.
At its other end, forward, the torsion bar 30 carries a slave arm 36 shown in broken lines, and which is connected by its lower end, to the end part or head of a tension rod 56, whose length is adjustable. A similar arrangement is used in combination with the valve 14, a torsion bar 32 being connected on the one hand, to this valve by an arm 19 and, on the other hand, to the adjacent end of the valve. connecting rod 56 by a supporting arm 39.
During assembly we adjust the length of the connecting rod
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56 in order to produce the desired initial torsional stress in the torsion bars 30 and 32 and when either of the valves 13 or 14 opens, the resulting increase in torsional stress is absorbed. approximately equally by the two torsion bars 30 and 32. The directions in which the torsion bars 30 and 32 urge the arms 36 and 37, respectively, are indicated by arrows 57.
If desired, the invention can be carried out in a relatively simple manner using a single torsion bar to bias a pair of valves to their closed positions, thanks to the overall arrangement shown in FIG. 5. A torsion bar 58 which can rotate in bearings 43, carries arms 18 and 19 fixed solidly on its ends and branching off to surround the stems of the two valves 13 and 14. When assembling the mechanism , the bar 58 is subjected to a torsional stress, so that its ends tend to untwist relatively in the direction indicated by the arrows, which urges the arms 18 and 19 both upwards in order to hold the valves to their closed position.
It can be seen that if the alder or the other of the valves 13 and 14 opens, additional torsion is distributed over the entire length of the bar 58.
The valves 13 and 14 shown in any embodiment may belong to a single cylinder, but alternatively they may be associated with different cylinders of a multi-cylinder engine, said valves, however, preferably being established in such a manner. only one is mostly open at any time during the engine cycle.
Although the invention has been described as relating to internal combustion engines, it is understood that it applies to a valve drive intended for various purposes; it is particularly useful when high speed operation is desired. The invention is still applicable to cases where several valves are to be controlled in synchronism, when, for example, internal combustion engines have for each cylinder a pair of intake valves and a pair of exhaust valves. The valves themselves can have any constructive form in which an elastic member maintains them in their normal position.
The improved elastic members which have been described are of extremely simple construction and are easy to install because the required elastic force can be imparted to the torsion bar after the entire valve mechanism has been assembled. In addition, the main part of the spring is placed at a good distance from the hot cylinder head of the cylinder and can, for this reason, be cooled efficiently, while its operation is not hampered by dirt or by a = - --- foreign body which would certainly cause a compression spring with several turns to seize.
Since the actual movement of a spring is negligible, the effects of inertia are minimal, so its use is well suited in motors, pumps and similar machines at high speed as well as under conditions. which, until now, had caused disturbances due to resonance effects.
It goes without saying that certain modifications can be made to the embodiments which have just been described and foresee, in particular the substitution of technical equivalents, without thereby departing from the scope of the invention.