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D. NAPIER & SON LIMITED, résidantLONDRES.
ASSEMBLAGES AXE-PALIER.
La présente invention se rapporte à des assemblages axe-palier dans lesquels un mouvement relatif d'oscillation se produit entre le palier et l'axe , comme par exemple aux pieds de bielle des moteurs à combustion interne à pistons.
Dans ces moteurs, et spécialement dans ceux qui fonctionnent si- vant le cycle à deux temps en exerçant une charge de compression continue sur les bielles, la lubrification des pieds de bielle pose un problème. Il semble que, vu la pression continue exercée par la face inférieure de l'axe du pied de bielle contre le palier du pied de bielle, du lubrifiant frais n'ait pas l'occasion de pénétrer entre les surfaces en contact et, dans ces conditions, les paliers frottent bientôt à sec, quelqu'abondante que soit la quantité de lubrifiant disponible.
Un but de la présente invention est d'apporter une solution à ce problème.
Suivant la présente invention, dans un assemblage axe-palier uti- lisé lorsqu'un mouvement relatif d'oscillation se produit entre le palier et l'axe, et qu'une pression sensiblement continue et unidirectionnelle s' exerce de l'un vers l'autre, l'axe présente deux surfaces de déplacement ar- quées distinctes écartées dans le sens axial, les axes de courbure de ces surfaces étant parallèles et écartés dans un plan sensiblement perpendicu- laire à la ligne des centres du mouvement d'oscillation, le palier présente deux surfaces de portée arquées et distinctes sous-tendant chacune un angle inférieur à 180 et qui coopèrent avec les surfaces de déplacement, de sor- te que lorsque le palier ou l'axe passe d'un côté de cette ligne des centres,
une des surfaces de déplacement entre en contact avec la surface de portée correspondante tandis qu'un espace libre se crée entre l'autre surface de déplacement et la surface de portée correspondante, et vice-versa quand le
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palier ou l'axe passe de l'autre côté de la ligne des centres, et un dis- positif est prévu pour introduire du lubrifiant dans les espaces libres ainsi créés.
' De cette façon une quantité suffisante de lubrifiant peut péné- trer entre chaque surface de déplacement et la surface de portée correspon- dante, à chaque oscillation.
Les termes "surface de déplacement" et "surface de portée em- ployés ci-dessus ne signifient pas nécessairement que la surface en ques- tion est d'une pièce. La surface peut être divisée par exemple en deux ou plusieurs parties séparées dans le sens axial. Une surface de déplace- ment et la surface de portée correspondante peuvent être disposées par exem- ple au milieu du palier, tandis que l'autre surface dé déplacement et la surface de portée correspondante peuvent être divisées en deux parties disposées de part et d'autre des premières surfaces.
Les surfaces de portée peuvent être celles de minces coussinets maintenus en compression périphérique dans une cavité en forme de portion de cylindre, dans un support rigide.
Les coussinets peuvent être montés dans le support de la façon décrite dans le brevet anglais n 633.934
De préférence,l'épaisseur de la paroi d'un des coussinets est progressivement réduite d'une extrémité vers l'autre pour obtenir le déca- lage voulu de l'axe de courbure de l'autre surface de portée. Le coussi- net dans lequel est formée l'autre surface de portée peut avoir une paroi d'épaisseur uniforme mais plutôt, de préférence, une paroi dont l'épais- seur diminue d'une extrémité à l'autre en sens inverse du premier coussi- net.
L'invention peut être mise en pratique de plusieurs manières, et une forme de réalisation préférée comprenant l'assemblage du palier et du pied de bielle d'un moteur à combustion interne à deux temps est décrite à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe de l'assemblage de palier suivant un plan contenant l'axe du palier du pied de bielle,
Fig. 2 est une vue en plan de l'axe, Fig. 3 est une coupe suivant le plan A-A de la Fig. 1, la biel- le à gauche,
Fig. 4 est une coupe suivant le plan B-B de la Fig. 1, la biel- le à gauche;
Fig. 5 est une coupe suivant le plan A-A de la Fig. 1, la bielle en position médiane,
Fig. 6 est une coupe suivant le plan A-A de la Fig. 1, la bielle à droite;
Fig. 7 est une coupe suivant le plan B-B de la Fig. 1, la bielle à droite.
Cette forme de l'invention sera décrite en supposant que le cylin- dre est vertical avec la tête de cylindre vers le haut, mais l'invention peut être appliquée quelle que soit l'orientation du cylindre.
Dans les dessins, la partie inférieure du piston est représentée en trait mixte. La pression sur la couronne du piston 10 est telle qu'en fonctionnement normal une force, dirigée vers le bas, s'exerce toujours sur le pied 11 de la bielle. Un axe hémi-cylindrique 12 est fixé à l'intérieur du piston, sa surface convexe vers le bas. Le pied 11 de la bielle est creusé d'une cavité concave simple portant trois coussinets 13, 14 et 15, disposés côte-à-côte, chaque coussinet sous-tendant un angle sensiblement inférieur à 180 .
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Pour retenir la bielle en contact avec l'axe 12 lorsque la force précitée, dirigée vers le bas, ne s'applique plus, par exemple lorsque le moteur est entraîné pour le mettre en marche, des organes formant crochet
16 sont boulonnés aux extrémités de l'axe 12 par un boulon transversal 17
Les crochets 16 se placent derrière des épaulements 18 formés aux extré- mités axiales du pied 11 de la bielle, un faible jeu étant laissé entre les crochets et les épaulements. En variante, l'axe 12 pourrait être rem- placé par un axe de section transversale circulaire et une lame pourrait être prévue sur la bielle pour passer au-dessus de la partie supérieure de l'axe avec un faible jeu.
L'axe 12 est divisé en trois surfaces de déplacement, une large surface médiane 19 et deux surfaces d'extrémités 20 et 21, chacune un peu plus étroite que la surface de déplacement médiane.
La surface de déplacement médiane 19 est rodée à une forme hémi- cylindrique autour d'un axe de courbure 22 tandis que les surfaces d'extré- mités 20 et 21 sont respectivement rodées à une forme hémi-cylindrique de même rayon, mais suivant un autre axe de courbure 23 parallèle à l'axe 22, mais latéralement déplacé par rapport à lui. En regardant par le bout de l'axe 12, l'ensemble apparaît comme deux demi-cylindres qui se recouvrent, l'un étant légèrement décalé latéralement relativement à l'autre.
Les deux surfaces de déplacement hémi-cylindriques distinctes 19 et 20, 21 peuvent être facilement formées en tournant ou en rectifiant l'axe entre deux centres différents coïncidant respectivement avec les deux axes de courbure 22 et 23.
Les trois coussinets à parois minces 13, 14 et 15, montés dans la cavité du pied de bielle, présentent des surfaces intérieures concaves constituant des surfaces de portée correspondant respectivement aux surfaces de déplacement 20, 19 et 21 de l'axe. Ces coussinets sont maintenus en pla- ce par des butées 24 et 25 courant transversalement à la bielle aux bords de la cavité. Les coussinets sont coincés à force entre les butées 24 et 25, de façon qu'ils se trouvent en compression périphérique et s'appliquent solidement contre la cavité ce qui assure la rigidité nécessaire. Ce mode de montage est décrit dans le brevet anglais précité.
Pour obtenir le décalage nécessaire des axes de courbure, les coussinets ont une épaisseur qui décroît progressivement d'une extrémité à l'autre,les extrémités plus épaisses des deux coussinets extérieurs 13 et 15 se trouvant à gauche de la bielle représentée sur les figures 4 et 7, tandis que l'extrémité plus épaisse du coussinet central 14 est à droite de la bielle sur les figures 3, 5 et 6. Une façon d'obtenir des coussinets de cette forme est d'utiliser au départ des coussinets à parois d'épaisseur uniforme, de les placer sur un mandrin rotatif et de rectifier une partie des dos des coussinets, l'axe du mandrin étant décalé de son axe de rotation dans la rectifieuse.
Une autre manière de fabriquer les coussinets consiste à utili- ser des bandes de doublage d'une largeur égale à la longueur des coussinets et de forme amincie en coin, puis à découper des longueurs égales à la lon- gueur des coussinets et à donner à ces bandes en forme de coin la courbure désirée, ce qui fournit des coussinets plus épais à une extrémité qu'à 1, autre.
Il est préférable d'ajuster l'épaisseur des coussinets à partir du dos plutôt qu'à partir de la surface de portée, parce que la couche de métal anti-friction relativement tendre doit avoir une épaisseur uniforme.
Un autre procédé serait d'utiliser des coussinets d'épaisseur uniforme et de rectifier la cavité ménagée dans le pied 11 de la bielle pour obtenir deux surfaces distinctes ayant des axes de courbure différents
Les extrémités de chaque surface de portée peuvent être légère-
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ment dégagées par biseautage afin d'éviter que ces extrémités abîment la surface de déplacement correspondante de l'axe lorsque la bielle passe à sa position extrême d'oscillation du côté où un jeu se crée entre ces surfaces, comme décrit ci-dessous.
Un passage d'huile 26 traverse le centre de la bielle et com- porte des embranchements 27 à sa partie supérieure aboutissant à des trous de graissage dans les trois coussinets, ce qui permet d'alimenter le pa- lier en huile sous pression.
L'ensemble fonctionne de la manière suivante. Lorsque la biel- le passe à gauche comme sur les figures 3 et 4, le coussinet médian 14 s'applique exactement sur la surface de déplacement médiane 19 de l'axe, mais les coussinets extérieurs 13 et 15 sont légèrement écartés des sur- faces de déplacement extérieures 20 et 21 laissant un faible jeu entre les coussinets et les surfaces de déplacement comme sur la figure 4. Le lubrifiant venant du passage d'huile 26 et des embranchements 27 peut ain- si pénétrer librement dans ces espaces.
Lorsque la bielle retourne à droite, elle passe par la position médiane de point mort représentée sur la figure 5, pour laquelle les trois coussinets s'appliquent exactement sur les surfaces de déplacement corres- pondantes de l'axe. A mesure que la bielle se rapproche de sa position d' extrême droite représentée sur les figures 6 et 7, les coussinets 13 et 15 restent en contact avec les surfaces de déplacement extérieures 20 et 21 de l'axe mais le coussinet intérieur 14 est légèrement écarté de la surface de déplacement 19 de l'axe, laissant ainsi un 'faible jeu entre le coussinet et la surface de déplacement 19 pour l'introduction du lubrifiant venant du passage 26.
De cette manière, toutes les surfaces de portée et de déplace- ment sont adéquatement lubrifiées à chaque oscillation.
REVEDICATINS
1.- Assemblage axe-palier à utiliser lorsqu'un mouvement relatif d'oscillation se produit entre le palier et l'axe et qu'une pression sensi- blement continue et unidirectionnelle s'exerce de l'un vers l'autre, carac- térisé en ce que l'axe présente deux surfaces de déplacement arquées, dis- tinctes, écartées dans le sens axial, les axes de courbure de ces surfaces étant parallèles et écartés dans un plan sensiblement perpendiculaire à la ligne des centres du mouvement oscillatoire, le palier présentant deux sur- faces de portée arquées et distinctes, sous-tendant chacune un angle infé- rieur à 1800 et qui coopèrent avec les surfaces de déplacement, de sorte que lorsque le palier ou l'axe passe d'un côté de ces lignes des centres, une des surfaces de déplacement, entre en contact avec la surface de portée cor- respondante,
tandis qu'un espace libre se crée entre l'autre surface de dé- placement et la surface de portée correspondante et vice-versa quand le pa- lier ou l'axe passe de l'autre côté de la ligne des centres, et un dispo- sitif est prévu pour introduire du lubrifiant dans les espaces libres ainsi créés.
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D. NAPIER & SON LIMITED, residing in LONDON.
AXLE-BEARING ASSEMBLIES.
The present invention relates to axle-bearing assemblies in which a relative oscillation movement occurs between the bearing and the axle, such as, for example, at the connecting rods of internal combustion piston engines.
In these engines, and especially those which operate under the two-stroke cycle by exerting a continuous compressive load on the connecting rods, lubrication of the connecting rods is a problem. It appears that, given the continuous pressure exerted by the underside of the small end pin against the small end bearing, fresh lubricant does not have the opportunity to penetrate between the contacting surfaces and, in these conditions, the bearings soon rub dry, regardless of the amount of lubricant available.
An aim of the present invention is to provide a solution to this problem.
In accordance with the present invention, in an axle-bearing assembly used when a relative oscillation movement occurs between the bearing and the axle, and a substantially continuous and unidirectional pressure is exerted from one to the other. 'on the other hand, the axis has two distinct arcuate displacement surfaces spaced apart in the axial direction, the axes of curvature of these surfaces being parallel and spaced apart in a plane substantially perpendicular to the line of the centers of the oscillatory movement, the bearing has two arcuate and distinct bearing surfaces each subtending an angle less than 180 and which cooperate with the displacement surfaces, so that when the bearing or the axis passes on one side of this line of centers ,
one of the displacement surfaces comes into contact with the corresponding bearing surface while a free space is created between the other displacement surface and the corresponding bearing surface, and vice versa when the
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bearing where the pin passes to the other side of the center line, and a device is provided for introducing lubricant into the free spaces thus created.
In this way a sufficient quantity of lubricant can penetrate between each displacement surface and the corresponding bearing surface at each oscillation.
The terms "displacement surface" and "bearing surface" as used above do not necessarily mean that the surface in question is one piece. The surface may be divided, for example, into two or more separate parts in the area. axial direction One displacement surface and the corresponding bearing surface can be arranged, for example, in the middle of the bearing, while the other displacement surface and the corresponding bearing surface can be divided into two parts arranged on either side. and other of the first surfaces.
The bearing surfaces may be those of thin bearings held in peripheral compression in a cavity in the form of a portion of a cylinder, in a rigid support.
The pads can be mounted in the holder as described in UK Patent No. 633,934
Preferably, the wall thickness of one of the bearings is progressively reduced from one end to the other in order to obtain the desired offset of the axis of curvature of the other bearing surface. The pad in which the other bearing surface is formed may have a wall of uniform thickness, but rather, preferably, a wall whose thickness decreases from one end to the other in the opposite direction to the first. cushion.
The invention can be put into practice in several ways, and a preferred embodiment comprising the assembly of the bearing and the connecting rod of a two-stroke internal combustion engine is described by way of example with reference to the drawings. annexed, in which:
Fig. 1 is a section through the bearing assembly along a plane containing the axis of the small end bearing,
Fig. 2 is a plan view of the axis, FIG. 3 is a section taken along the plane A-A of FIG. 1, the connecting rod on the left,
Fig. 4 is a section taken along the plane B-B of FIG. 1, the connecting rod on the left;
Fig. 5 is a section taken along the plane A-A of FIG. 1, the connecting rod in the middle position,
Fig. 6 is a section taken along the plane A-A of FIG. 1, the connecting rod on the right;
Fig. 7 is a section taken along the plane B-B of FIG. 1, the connecting rod on the right.
This form of the invention will be described assuming that the cylinder is vertical with the cylinder head upward, but the invention can be applied regardless of the orientation of the cylinder.
In the drawings, the lower part of the piston is shown in phantom. The pressure on the crown of the piston 10 is such that, in normal operation, a force directed downwards is always exerted on the foot 11 of the connecting rod. A semi-cylindrical pin 12 is fixed inside the piston, its convex surface downwards. The foot 11 of the connecting rod is hollowed out with a simple concave cavity carrying three bearings 13, 14 and 15, arranged side by side, each bearing subtending an angle substantially less than 180.
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To retain the connecting rod in contact with the pin 12 when the aforementioned force, directed downward, no longer applies, for example when the motor is driven to start it, hook members
16 are bolted to the ends of the axis 12 by a transverse bolt 17
The hooks 16 are placed behind the shoulders 18 formed at the axial ends of the foot 11 of the connecting rod, a small clearance being left between the hooks and the shoulders. Alternatively, the pin 12 could be replaced by a pin of circular cross section and a blade could be provided on the connecting rod to pass over the upper part of the pin with little play.
The axis 12 is divided into three displacement surfaces, a large middle surface 19 and two end surfaces 20 and 21, each slightly narrower than the middle displacement surface.
The middle displacement surface 19 is lapped to a semi-cylindrical shape around an axis of curvature 22 while the end surfaces 20 and 21 are respectively lapped to a semi-cylindrical shape with the same radius, but following a another axis of curvature 23 parallel to the axis 22, but laterally displaced with respect to it. Looking through the end of axis 12, the assembly appears as two overlapping half-cylinders, one being slightly laterally offset relative to the other.
The two separate semi-cylindrical displacement surfaces 19 and 20, 21 can be easily formed by rotating or rectifying the axis between two different centers coinciding respectively with the two axes of curvature 22 and 23.
The three thin-walled bearings 13, 14 and 15, mounted in the cavity of the small end, have concave internal surfaces constituting bearing surfaces corresponding respectively to the displacement surfaces 20, 19 and 21 of the axis. These bearings are held in place by stops 24 and 25 running transversely to the connecting rod at the edges of the cavity. The bearings are forcibly wedged between the stops 24 and 25, so that they are in peripheral compression and apply firmly against the cavity, which provides the necessary rigidity. This mounting method is described in the aforementioned English patent.
To obtain the necessary offset of the axes of curvature, the bearings have a thickness which gradually decreases from one end to the other, the thicker ends of the two outer bearings 13 and 15 being to the left of the connecting rod shown in Figures 4 and 7, while the thicker end of the center bush 14 is to the right of the connecting rod in Figures 3, 5 and 6. One way to obtain bushings of this shape is to use d-wall bushings initially. 'uniform thickness, place them on a rotary mandrel and grind part of the backs of the bearings, the axis of the mandrel being offset from its axis of rotation in the grinding machine.
Another way to make the pads is to use liner strips equal in width to the length of the pads and in a tapered wedge shape, then cut lengths equal to the length of the pads and give these strips wedge the desired curvature, which provides thicker pads at one end than at the other.
It is better to adjust the thickness of the pads from the back rather than from the wearing surface, because the relatively soft anti-friction metal layer should be of uniform thickness.
Another method would be to use bearings of uniform thickness and to rectify the cavity formed in the foot 11 of the connecting rod to obtain two distinct surfaces having different axes of curvature.
The ends of each bearing surface may be light-
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ment released by bevelling in order to prevent these ends from damaging the corresponding displacement surface of the axis when the connecting rod passes to its extreme oscillation position on the side where a clearance is created between these surfaces, as described below.
An oil passage 26 passes through the center of the connecting rod and has branches 27 at its upper part leading to grease holes in the three bearings, which makes it possible to supply the bearing with pressurized oil.
The whole works in the following way. When the connecting rod passes to the left as in Figures 3 and 4, the middle pad 14 rests exactly on the middle displacement surface 19 of the axis, but the outer pads 13 and 15 are slightly apart from the surfaces. The outer displacements 20 and 21 leaving a small clearance between the bearings and the displacement surfaces as in FIG. 4. The lubricant from the oil passage 26 and the branches 27 can thus freely enter these spaces.
When the connecting rod returns to the right, it passes through the middle neutral position shown in FIG. 5, for which the three bearings rest exactly on the corresponding displacement surfaces of the axle. As the connecting rod approaches its far right position shown in Figures 6 and 7, the bearings 13 and 15 remain in contact with the outer displacement surfaces 20 and 21 of the axle but the inner bearing 14 is slightly. moved away from the displacement surface 19 of the axis, thus leaving a small clearance between the bearing and the displacement surface 19 for the introduction of lubricant from the passage 26.
In this way, all bearing and travel surfaces are adequately lubricated with each oscillation.
REVEDICATINS
1.- Axis-bearing assembly to be used when a relative oscillation movement occurs between the bearing and the axle and a substantially continuous and unidirectional pressure is exerted from one to the other, charac - terized in that the axis has two arcuate displacement surfaces, distinct, spaced apart in the axial direction, the axes of curvature of these surfaces being parallel and spaced apart in a plane substantially perpendicular to the line of the centers of the oscillatory movement, the bearing having two arcuate and distinct bearing surfaces, each subtending an angle less than 1800 and which cooperate with the displacement surfaces, so that when the bearing or the axis passes on one side of these lines of the centers, one of the displacement surfaces, comes into contact with the corresponding bearing surface,
while a free space is created between the other displacement surface and the corresponding bearing surface and vice versa when the bearing or axis passes to the other side of the line of centers, and a device is provided for introducing lubricant into the free spaces thus created.