XI

Soupapes à chute accompagnée

112. — Ce système a été préconisé par Collmann^ qui en a rèa de nombreuses dispositions ; les soupapes d'introduction sont ouve. desmodromiquement par la machine, elles sont fermées par Pac d'un ressort qui concourt avec la pesanteur à les ramener sur

(1) Théorie des cames par W. Hartmann (Zeitsckrift V.D, /. 1905—2et 1624).

siège ; mais au lieu d'être libres pendant qu'elles tombent, elles continuent à s'appuyer par le levier de commande sur le mécanisme dépendant de la machine. Il n'est plus nécessaire de modérer leur chute, et l'on peut atteindre des vitesses supérieures à celles des machines à déclics. On comprendra les dispositions du système CoUmann (Qg. 310), diaprés la légende explicative ci-dessous :

A, arbre parallèle au cylindre et commandé à la même vitesse que Tarbre moteur ;

E, excentrique calé sur l'arbre A en face de chacune des soupapes d'introduction ; E B, barre d'excentrique, dont un point intermédiaire G est lié à l'extrémité du

balancier G'C, articulé au point I ;

C'Gj G H, leviers articulés au point G ; ce point est relié, par la bielle G K, au coulisseau K, qui peut occuper sur la barre d'excentrique différentes positions, par suite de ses liaisons avec le régulateur ;

O H, levier articulé au point fixe O ;

OS, levier articulé au point fixe O', actionné par le levier O H, et bombé sur sa face inférieure ;

S, suspension de la soupape d'introduction ;

F, articulation choisie sur le collier d'excentrique et destinée à la commande de

la soupape d'échappement ; F D^ bielle actionnant le levier M D^ articulé au point fixe M ; N S', levier bombé sur sa face inférieure et reposant sur M D ; S', point de siispension de la soupape d'échappement ; N U, bride destinée à permettre l'oscillation de N.

Lorsque l'excentrique se trouve dans la position de la figure, et se meut vers le bas, si l'on fait abstraction de la liaison GK, en considérant C'GH comme une barre rigide, la soupape S se soulève d'un mouvement de plus en plus rapide, le point de contact des leviers OH, O'S se rapprochant de plus en plus du point H. Mais en même temps que le centre E descend, l'oscillation de la barre d'excentrique reporte le coulisseau K de plus en plus vers la gauche, les leviers C'G, GH, en se repliant, diminuent la distance entre les points G et H, ce mouvement combat celui qui est dû à rabaissement vertical du point E ; bientôt, ce dernier point commence à s'élever, et son mouvement vertical joint au mouvement de K vers la gauche, contribue à abaisser rapidement le point H. Le mouvement horizontal de E est d'autant moins prononcé qu'il se rapproche plus de C ; la fermeture est donc rendue plus tardive au fur et à mesure que le coulisseau K descend sous l'ac-

342 SOUPAPES A CHUTE ACCOMPAGKÉE

tion du régulateur. Lorsque le coulissesu s'élève suflisamment il annule l'introduction ; la longueur de la tringle GK e( l'inclinaison de la barre EB sont choisies de telle manière que lorsque le piston est au point mort, le déplacement du coulisseau K ne modifie pas sensiblement la position de G ; l'avance linéaire est donc à peu près constante.

On doit à Collmann de judicieuses observations sur l'étanchéité des soupapes équilibrées qui, généralement, est altérée par une différence de dilatation entre la soupape et la pièce qui contient les sièges. La dilatation a pour elTet d'augmenter toutes les dimensions linéaires dans ie même rapport, et par conséquent, la soupape reste géométriquement semblable à elle-même quelle que soit sa température ; il en résulte que la dilatation ne modifie pas Tangle au sommet des surfaces coniques des sièges ; la même remarque est vraie pour les surlaces d'appui de la soupape. Deux surfaces coniques rodées restent donc toujours en contact, même pour des dilatations diSérentes, lorsque leurs sommets coïncident, car les génératrices ne font que glisser l'une sur l'autre ; cette propriété est vraie pour tous les cônes de même sommet, et par conséquent, les surfaces des deux sièges doivent avoir un sommet commun ; cette condition est réalisée dans les soupapes des figures

311 et 312 ; comme cas particulier, l'un des sièges pourrait être plan, et moyennant cette précaution, la soupape et son siège peuvent subir des températures inégales ou être formés de métaux différents.

HZ bis. — Systèmes à excentrique fictij variable. En principe,

SOLPAPES A. CHUTE ACCOMPAGNÉE 343

ces systèmes dérivent surtout des distributions radiales, et principalement de celles étudiées au n" 99. On sait que, dans ces distributions, le mouvement obtenu pour le tiroir est celui que produirait un excentrique fictif fonction de l'excentrique réel et de l'inclinaison de la trajectoire d'un point de la barre d'excentrique. Cette propriété peut être aussi bien utilisée pour commander des soupapes que des tiroirs; il est même à remarquer que l'invariabilité de l'excentrique réel peut être mise à proiit pour actionner l'échappement, qui doit rester indépendant des changements d'introduction. Les soupapes peuvent d'ailleurs être commandées par des mécanismes légers, qui ne sont soumis qu'à de faibles efforts pendant que les soupapes sont soulevées ; par conséquent, la mobilité de la trajectoire qui doit être orientée pour modifier l'introduction peut être produite par le régulateur.

Le système Bromleij (fig. 313), s'explique par les remarques qui précèdent. L'excentrique E commande réchappement par le point K de son collier, et l'admission par l'extrémité B de sa barre ; celle-ci est suspendue, en son milieu C, au point I porté par un secteur dont la posi-

tion dépend du régulateur. On obtient ainsi pour Pextrémité B, les trajectoires elliptiques 0, i, 2, qui conviennent pour réaliser toutes les introductions possibles depuis zéro. Les trajectoires se coupent dans le voisinage dMn même point B ; cette intersection serait rigoureuse si les axes 0 etC coïncidaient, mais cette condition est suffisamment réalisée pour que l'ouverture se produise dans la même position de Texcentrique E, et, par conséquent, de Tarbre. La trajectoire du point A varie également un peu d'après la position de I.

Fig. 314.

Le système plus connu de Radovanovic (fig. 314) est à directrice rectiligne formée par un coulisseau qui peut tourner autour d'un arbre horizontal manœuvré par le régulateur ; la transmission du mouvement aux soupapes se fait par leviers roulants.

Il est à remarquer que la réaction exercée sur le système par la sou-

pape ne doit pas influencer le régulateur (') ; dans le système Bromly, cet inconvénient n'est pas à craindre ; c'est en effet au moment où la soupape commence à s*ouvrir qu'il faut exercer un effort notable résultant de la différence des sièges ; il en résulte au point C de la barre EB, une réaction qui a la direction CI et qui n'exerce pas de moment autour du centre 0. Au moment de l'ouverture de la soupape, la réaction se porte, dans le système de la figure 314, à peu près au centre du coulisseau, et n'influence pas non plus le régulateur.

112 ter. — Systèmes basés sur l'orientation de la liaison avec ^excentrique. — La distribution Widmann (fig. 315) est un exemple caractéristique de cette classe de mécanismes. L'excentrique E commande, par sa barre, la soupape d'échappement, tandis qu'un point de

(1) Dans les systèmes à déclenchement, la réaction du déclic est ordinairement assez faible pour que cette condition soit remplie, sans compter que le régulateur devient entièrement libre après le déclenchement.

son collier actionne la soupape d'admission, par l'intermédiaire d'un balancier dont le pivot est déplacé par l'arbre 0, dépendant du régulateur.

Considérons la soupape d'admission dans la position où elle est sur le point de s'ouvrir, et qui est celle de la figure ; sans changer le point (f, on peut donner à la bielle cd une série de positions telles que 0, 1,2; la bielle ab prendra les positions correspondantes marquées par les mêmes chiffres, et le centre du balancier prendra également les trois positions 0, 1, 2, ce qui n'est compatible avec la liaison 01 qu'à la condition que 0 soit le centre de la circonférence passant par ces trois points, condition qu'on a soin de réaliser. Quelle que soit la position

du régulateur, lo point a décrit une trajectoire elliptique invariable, mais il en résulte des introductions différentes suivant que la bielle ab occupe les directions 0 (introduction nulle), 1, ou 2.

En négligeant l'effet du frottement sur les pivots, la réaction qui s'exerce au centre du balancier passe à la fois par ce point, et par l'intersection des bielles de, ba ; il se fait que cette direction s'écarte toujours assez peu du point 0 pour ne pas influencer le régulateur d'une manière nuisible.

113 IV. — Systèmes à excentrique variable. — A ces systèmes

appartiennent les distributions assez récentes de Lentz et de Recke^ qui utilisent les mêmes propriétés.

Dans la distribution Lentz, les deux soupapes d^échappement sont commandées par des excentriques fixes, tandis que les soupapes dUntroduction sont actionnées par des excentriques de rayon et de calage

Fig. 318.

variables par Faction d^un régulateur puissant appartenant à la catégorie des régulateurs d'arbre (116). Ce régulateur est monté sur l'arbre de distribution, et il influence en même temps les deux excentriques de l'admission, qui sont opposés Tun à l'autre.

Considérons l'un de ces excentriques, E' (fig. 316), lié à la soupape à commander par une came oscillante. Les écarts du point A, et, par

conséquent, les écarts angulaires utilisés pour le mouvement de la soupape, obéissent à la loi circulaire donnée par l'épure de Zeuner (*).

En supposant que E' soit la position de Pexcentrique pour laquelle la soupape commence à se lever, les mouvements de levée et de chute de

Fig. 317

la soupape se produisent pendant Tare E' E"; les écarts qu'entraîne le parcours restant E" E^ E' ne sont pas utilisés. Si on traduit par l'épure

(1) Il va de soi que la loi du mouvement du galet sur lequel agit la came dépend du tracé de celle-ci ; les choses se passent comme dans la distribution par tiroir, en tant qu'on considère les écarts angulaires de la came ; après la fermeture^ les écarts cessent d'influencer la lumière, parce qu'elle est recouverte par le tiroir; de môme, la soupape s'arrête sur son siège, le mouvement angulaire de la came continue néanmoins, mais le profll de la came doit être sans action sur le galet, soit qu'on le supprime ou qu'on le trace concentriquement à l'axe I.

de Zeunerla loi des écarts, on voit que l'écart angulaire utile est représenté par n E,, tandis que Pécart n E^ est sans effet sur la distribution.

^^mmm^mmmp.

Fig. 319.

En changeant l'excentrique de manière à ce qu'il soit représenté sur Pépure par le vecteur 0 e^ on réduit Tintroduction, et on peut même l'annuler si le point e descend suffisamment en dessous de M^ M,.

La trajectoire du point e dépend de Tagencement du régulateur ; dans le cas de la figure, on sait que Tavance linéaire est constante^ E^ e étant

une ligne droite perpendiculaire à M^ M^ ; nous reviendrons sur ce point au chapitre suivant.

Le mouvement angulaire utile de la came diminue avec Tintroduction, et il en est de môme de l'ouverture ; cette particularité n'est pas spéciale aux distributions de l'espèce, elle existe aussi pour les distributions par déclenchement et elle est même plus prononcée lorsque l'attaque de la soupape a lieu par un levier roulant. Pour qu'elle ne nuise pas à la distribution, il convient de tracer la came de manière à obtenir un soulèvement prononcé dès le début de son action sur le galet ; toutefois, on ne peut aller trop loin dans cette voie, comme il est facile de le comprendre (*).

Les figures 311 et 318 (') donnent la disposition générale d'une machine du système Recke; le régulateur R, monté sur l'arbre de distribution A, agit sur l'excentrique unique E de l'admission ; il attaque Tarbre de renvoi a monté au-dessus du cylindre, et qui porte les cames d'admission ; celles-ci ont un profil symétrique pour les deux soupapes, et elles entraînent par roulement les liaisons en forme de crochet qui soulèvent les soupapes. Une disposition identique commande l'échappement au moyen de l'excentrique E' calé invariablement sur l'arbre de distribution, et de Tarbre auxiliaire a.

La maison Bollinckx construit actuellement des moteurs appartenant à cette classe (fig. 319) ('). Le régulateur et la commande de l'introduction sont disposés comme dans le système Lentz, tandis que l'échappement se fait par un piston-valve à double passage s'ouvrant de haut en bas. Nous avons signalé au n^ 111 bis le mode particulier d'attache des soupapes d'admission sur leur tige.

(1) Distribution Lentz, Zeitschrift V. D. L, 1907-1-144.

(2) D'après Engineering, 1907-2-437, construction de Ruston, Proctor et Q^, Cette macnine est également construite par les ateliers Walschaerts, à Bruxelles.

(3) Cette figure est extraite d'une publication du constructeur (2« édition 190 7). Voir, comme appartenant à la même catégorie, la distribution Proell-Sdiwabe

(Zeitschrift F. Z). /., 1905-2-1851).