Brevet FR2025478A1 — publié le 19700911

La présente invention concerne le procédé d'un moteur à pistons oscillants en particulier pour la production de moteurs à explosion ou à combustion interne et de compresseurs. On sait que les moteurs à pistons classiques ont encore bien des insuffisances techniques indésirables qui ont une influence non négligeable sur leur rendement. En particulier, les pressions produites sur les chemins de glissement des pistons et les frottements qui en résultent sur les parois des cylindres augmentent la consommation d'huile et ne permettent nullement une combustion interne exempte d'huile par les moteurs à explosion ou à combustion interne ni une production d'air comprimé exempte d'huile par les compresseurs. La présente invention a donc pour objet de fournir un procédé et une disposition de moteur à pistons oscillants pour produire un moteur à combustion interne ou à explosion ou un compresseur tout en supprimant en grande partie les défauts ou insuffisances susmentionnés. L'invention prévoit qu'au moins une paire de pistons oscillants reliés ensemble par engrenage, disposés dans une chambre de combustion ou d'explosion s'éloignent et se rapprochent à chaque course de détente ou d'explosion ce qui a pour effet de produire alternativement des chambres de combustion ou d'explosion à volume variable entre les surfaces de travail des pistons et de permettre entre celles-ci les différentes opérations du cycle telle que l'admission, la compression, l'explosion ou la combustion et l'é- chappement pour un moteur à combustion interne d'une part et l'ad- mission et la compression de gaz pour un compresseur d'autre part1 et que pour la transmission de la force, elle prévoit la liaison d'un des pistons oscillants avec un vilebrequin. Le moteur est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire de pistons oscillants disposés à l'intérieur d'un carter ou chambre d'explosion. Chaque piston est monté sur un axe de piston, cet axe étant supporté des deux côtés par des carters ou chambres latérales. Sur la partie de l'axe de piston qui s'étend en dehors du carter latéral est monté un engrenage qui s'engrène avec les autres engrenages dans un rapport de un à un pour former un ensemble d'engrenages. Sur un de ces axes de pistons oscillants est fixé un levier de commande oscillant qui transmet le mouvement au maneton d'un vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle.Les deux pistons d'une paire de pistons oscillent sans friction à chaque course de détente par 900 afin de former entre leurs surfaces de travail des chambres de combustion ou d'explosion de volume variable qui sont séparées par un élément de séparation qui s étend vers l'intérieur au centre de la chambre de combustion ou du carter principal. Cet élément de sépararation est fixé d'une manière étanche des deux côtés aux faces intérieures des carters ou chambres latérales. Cet élément de séparation est pourvu d'un nombre correspondant à celui des pistons oscillants, de rainures circulaires dans lesquelles oscillent sans frottements les axes des pistons respectifs.Le jeu entre la partie supérieure du piston et la surface de portée du carter est éliminé et rendu étanche par des joints d'étanchéité de même que le jeu entre la surface extérieure des axes de pistons à celle de la rainure circulaire et le jeu entre les surfaces intérieures des carters latéraux et celles des pistons est éliminé et rendu étanche par des joints d'étanchéité. Le mode de réalisation préféré, comprendra un moteur à pistons oscillants composé de deux paires de pistons qui forment ensemble quatre chambres de combustion ou de travail à l'intérieur du carter ou de la chambre de combustion principale. Ce mode de réalisation représenté sur la figure du dessin sera décrit ci-après. Selon la figure unique, on voit que le moteur se compose de deux paires de pistons oscillants avec les pistons oscillants 1,2,3 et 4 qui sont disposés radialement par rapport aux quatre segments circulaires 5,6,7 et 8 dont chacun est déplacé de 900 dans la chambre de combustion 9. Chacun des quatre pistons oscillants est relié à un axe de piston qui est supporté axialement des deux côtés par les chambres latérales. Les quatre axes de pistons s'étendent d'un côté en dehors de la chambre de combustion 9 et sur chacune de ces quatre extrémités d'axes est monté un pignon ou un segment denté 10, 11,12 et 13, ces quatre pignons ont une distance axe à axe égale un rapport de un à un et s'engrènent pour permettre un mouvement rotatif. D'autres organes connus de transmission peuvent être utilisés pour obtenir le même résultat.La disposition ou l'accouplement des pistons est telle que les pistons 1 et 2 et les pistons 3 et 4 de chaque paire de pistons sont disposés à 1800 l'un par rapport à l'autre et que les pistons 1 et 4, et les pistons 2 et 3 sont pa rallèles et opposés. Les chambres de combustion 14 et 15, entre les pistons 1 et 4 et les pistons 2 et 3 respectivement-définissent ltespace respectif nécessaire au taux de compression. Entre les surfaces de travail des pistons, 1 et 2 se trouve la chambre de combustion 16 et entre les surfaces de travail des pistons 3 et 4, se trouve la chambre de combustion 17. La chambre de combustion ou de travail 9, (voir figure) se compose donc de quatre chambres de combustion ou due travail indépendantes 14, 15, 16 et 17 réalisées au moyen des quatre pistons 1, 2, 3 et 4 chacun des pistons oscillants est rendu étanche par rapport au carter au moyen de glissière d'étanchéité en carbone extra dur sur les deux côtés axiaux et frontaux. Il est à remarquer que ces glissières d'étanchéité n'exigent aucune lubrification. Un élément de séparation 22 est disposé au centre de la chambre de combustion 9 afin, de permettre une étanchéité respective entre les différentes chambres de combustion indépendantes, et il est vissé axialement à chacune des faces latérales de chaque chambre latérale.L'élément de séparation-de chambre 22 est pourvu a sa partie extérieure et sur toute sa longueur axiale de quatre rainures en forme de secteurs circulaires 23, 24, 25 et 26 déplacées de 900 l'une par rapport à l'autre a l'intérieur desquelles les surfaces extérieures des axes de pistons oscillants peuvent osciller librement et sans friction. Pour rendre étanche, ces rainures 23, 24, 25 et 26 il est prévu des glissières 27 en carbone extra dur qui sont maintenues en contact avec les surfaces extérieures des axes de piston au moyen de la pression des ressorts. Ce dispositif n'exige aucune lubrification. Pour permettre l'étan- chéité axiale des deux côtés de chaque axe de piston par rapport aux deux chambres latérales il est prévu, des alésages cylindriques dans lesquels sont ajustés des bagues d'étanchéité stationnaires en carbone et qui sont maintenues en contact contre les surfaces circulaires d'étanchéité 31 des axes de piston au moyen de la pression des ressorts. L'élimination de la chaleur des pistons et de leur axe, de même que des éléments de séparation des chambres 22 est réalisée par la disposition de chambres creuses appropriées qui sont refroidies continuellement par un courant d'huile de refroidissement. I1 sera décrit maintenant l'opération d'un mode de réalisation préféré d'un tel moteur a pistons oscillants en rapport avec un moteur a combustion interne. I1 est évident, qu'un moteur peut aussi être utilisé avec des compresseurs. Dans la chambre de combustion, ou de travail 14, la soupape d'admission et la soupape d'échappement sont fermées les deux pistons oscillants 1 et 4, ont amené l'air de l'admission ou le mélange carburant-air à l'état final de la compression. Dans la chambre de combustion ou de travail 16, la période d'admission est terminée et la période de compression est à son début. Dans la chambre de combustion ou de travail 15 la période d'échappement est terminée et la période d'admission est à son début et dans la chambre de combustion ou de travail 17 la course de détente-ou d'explosion est terminée et la période d'échappement est à son début. Dans cet état, l'allumage dans la chambre de combustion ou de travail 14 provoque la course de détente ou d'explosion. Les deux pistons oscillants 1 et 4 seront séparés et produiront un travail. La puissance totale produite par les deux pistons oscillants sera ainsi transmise par la bielle 18 au maneton 21 du vilebrequin 19 par l'intermédiaire de l'engrenage des pignons 10, 11, 12 et 13 au moyen d'un levier oscillant de commande qui lui est rélié à l'axe de piston oscillant du piston oscillant 2. Ceci provoque l'oscillation par 90" des quatre pistons oscillants 1, 2, 3 et 4 dans la direction de la flèche B, permettant au maneton 21 du vilebrequin 19 de faire une demie révolution dans la direction de C vers D. I1 se produit alors la compression dans la chambre 16, l'admission dans la chambre 15 et l'échappement dans la chambre 17 Pendant la demie révolution suivante du maneton 21 de D vers C tous les pistons oscillants retourneront suivant les directions de A (Fig. 1).L'ordre d'allumage dans toutes les chambres produira une course de détente pour chaque révolution du vilebrequin de 1800 tandis que l'admission nécessaire dans chaque chambre est obtenue d'une manière classique par des soupapes d'admission et d'échappement. Si une force extérieure est transmise au vilebrequin 19, l'air aspiré dans les différentes chambres sera comprimé par les surfaces de travail des pistons oscillants et le moteur à pistons oscillants sera utilisé en qualité de compresseur. Dans ce cas l'admission d'air se fera d'une manière classique par des soupapes d'admission et d'échappement automatiques. Les buts de la présente invention fournissent donc certains avantages en particulier en ce qui concerne le nombre réduit de pièces détachées de ces machines qui n'exige donc qu'un espace de carter réduit. Les masses en mouvement par rapport à un moteur à pistons classique de même cylindrée sont donc réduites et la consommation d'huile est éliminée. De plus, un tel moteur à pistons oscillants qui, par exemple, est muni de deux paires de pistons oscillants et a par conséquent quatre chambres de combustion, n'a besoin que d'une bielle et que d'un maneton ce qui permet d'obtenir deux courses de détente utiles par révolution au moyen d'un vilebrequin substantiellement plus court avec les moteurs à combustion internes et quatre courses de détente utiles par révolution avec les compresseurs. A ceci s'ajoute l'avantage que la consommation d'huile est restreinte à la transmission par vilebrequin et aux organes de commande des soupapes ce qui augmente la période entre deux vidanges de ces différents organes. Bien que l'on ait décrit la présente invention par rapport à un mode de réalisation particulier de cette dernière, on comprendra bien qu'elle est susceptible de modifications supplémentaires, la présente application étant envisagée de façon à tenir compte de toutes variations, utilisations ou adaptations de l'invention, suivant en général les principes de l'invention et comprenant tout écart à la présente description qui rentre dans la pratique connue ou courante de la technique à laquelle se rapporte l'invention. REVENDICATIONS. 1. Procédé de fonctionnement d'un moteur à pistons oscillants en particulier pour la réalisation de moteurs à combustion interne moteurs à explosion et compresseurs, caractérisé en ce que au moins une paire de pistons oscillants sont disposés dans une chambre de combustion et reliées entre eux par un engrenage de pignons et qui à chaque course de détente s'éloignent et se rappgpchent ce qui produit alternativement une variation volumétrique des chambres de combustion, et en ce que entre les surfaces de travail de ces pistons puissent se produire les opérations nécessaires telles que l'admission, la compression, l'explosion ou la combustion et l'échappement pour un moteur à explosion ou à combustion interne d'une.part et l'admission et la compression de gaz pour un compresseur d'autre part, et en ce que la transmission de la puissance d'un piston est réalisée par la liaison appropriée d'un piston oscillant avec un vilebrequin. 2. Moteur à pistons oscillants pour réaliser le procédé de fonctionnement selon la revendication 1, caractérisé par au-moins une paire de pistons oscillants disposée dans une chambre de combustion ou de travail, chaque piston oscillant étant monté sur un axe qui lui est supporté des deux côtés par les carters latéraux et dont au moins un côté de l'axe s'étend en dehors du carter latéral pour être pourvu d'un moyen de transmission par engrenage d'un rapport de un à un et que ceux-ci engrènent ensemble pour transmettre une force au maneton du vilebrequin par l'intermEdi- aire d'une bielle au. moyen d'un- levier oscillant de commande qui lui est relié à l'axe d'un piston oscillant, et caractérisé en ce que les pistons de chaque paire de pistons s'éloignent et se rapprochent alternativement et sans friction à chaque course de 'façon à produire entre les faces de travail des pistons des chambres de combustion ou d'explosion à volume variable et que pour séparer ces chambres variables un élément de séparation de chant- bres est disposé au centre de la chambre de combustion et fixé de manière à rendre étanche les faces des deux carters ou chambres latérales et que cet élément de séparation des chambres est pourvu d'un nombre de rainures en forme de segments circulaires correspondant au nombre de pistons et dans lesquelles les axes de pistons peuvent osciller sans friction et en ce que le jeu entre la partie frontale du piston et la surface de portée de la chambre de combustion est supprimée au moyen de glissières ou de joints d'étanchéité qui sont aussi utilisés pour rendre étanche la surface extérieure des axes de pistons et des rainures en forme de segments circulaires et les deux côtés latéraux des pistons avec les surfaces intérieures des carters latéraux. 3 Moteur à pistons oscillants selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de transmission par engrenages est un moyen d'engrenage connu. 4. Moteur à pistons oscillants selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de transmission par engrenages est un moyen de secteur denté connu. 5. Moteur à pistons oscillants selon les revendications 2-3 et 4 caractérisé en ce que dans l'utilisation de deux paires de pistons oscillants dans un carter de forme circulaire chaque piston d'une paire de pistons oscillants oscille suivant un angle de 900 de façon à ce que ces deux pistons soient durant une course de détente parallèles l'un par rapport à l'autre et durant la course de détente suivante ils forment entre eux un angle de 1800. 6. Moteur à pistons oscillants selon la revendication 2 caractérisé en ce que les joints d'étanchéité sont en carbone extra dur. 7. Moteur à pistons oscillants selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque rainure en forme de secteur circulaire a au moins une rainure axiale dans laquelle est ajusté un joint en carbone dur. 8. Moteur à pistons oscillants selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque piston oscillant ainsi que son axe sont, à l'intérieur de la chambre de combustion, rendus étanches par rapport à cette dernière au moyen de joints en carbone dur. 9. Moteur à pistons oscillants selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque axe de piston oscillant est rendu étanche par rapport aux deux carters latéraux par des bagues d'étanchéité en carbone dur qui sont montées concentriques aux axes dans les deux carters latéraux ces bagues étant stationnaires et maintenues en contact avec les surfaces d'étanchéité circulaires des axes des pistons par la pression axiale de ressorts. 10. Moteur à pistons oscillants selon les revendications 2-3-45-6-7-8 et 9, caractérisé en ce que chaque piston oscillant et son axe ainsi que l'élément de séparation des chambres disposent de cavités appropriées pour la circulation continuelle d'un réfrigérant pour le refroidissement du moteur. 11. Moteur à pistons oscillants selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque profil du piston oscillant de même que ses surfaces de travail peuvent avoir une forme appropriée convenant aux taux de compression et à la disposition des soupapes d'admission et d'échappement à l'intérieur de la chambre de combustion ou d'explosion.