Brevet FR2034244A1 — publié le 19701211

L'invention réside essentiellement en la transformation du mouvement linéaire alternatif en mouvement circulaire continu dans les moteurs thermiques à simple et double effet, à combustion interne et externe. Dans l'état actuel de la technique, pour transformer ces mouvements de l'un à l'autre, on utilise la bielle, pièce inter médiaire 'a déplacements cycliques très variés. C'est à la suppression de cette pièce-importante que l'inven- tion est rattachée. La cinématique du système bielle-manivelle est complexe et celui-ci présente de nombreux inconvénients dQs au mouvement pendulaire de la bielle. Devant transmettre des forces importantes agissant sur le piston, cette bielle subit b chaque tour des efforts de traction et de compression, des efiorts de flambage agissant dans le sens de rotations des efforts de flexion engendrés par l'action de sa masse dûs au mouvement oscillant autour de ltaxe de piston et-provoquant des efforts centrifuges qui vont en augmentant depuis l'axe du piston jusqu'à la tdte de bielle. D'autre part les forces d'inertie engendrées par l'équipage en déplacement alternatif sont proportionnelles au carré de la vitesse de rotation, donc très importantes, étant donné le poids de l'en- semble piston-bielle. L'obliquité de cette bielle crée également une force F2, composante de la force F (P1. I - Fig.2), provoquant une application intense du piston sur le cylindre, ayant pour conséquence ll~ova- lisation de ce dernier et dans le temps une diminution de l'étanchéitée L'équilibrage est aussi difficile à réaliser étant donné le déplacement alternatif anharmonique du piston et du pied de bielle. Tous ces inconvénients, inhérents au système, sont supprimés dans la transmission faisant l'objet de l'invention. L'application d'une propriété particulière de lthypocyclolde permet de supprimer la bielle. Si nous considérons (PloI - fige 1(2) ), une circonférence fixe A(1) de diamètre D comme base9 et un cercle B(2) de diamètre D/ê, roulant sans glissement 'a lDintérieur de cette circonférence, un point P de la roulante se déplace suivant un diamètre yy'de la circonférence A(1). Le mouvement cyclique se traduit par un déplacement rectiligne du point P. La cinématique montre que si le support K (3) portant la roulant, se déplace circulairement autour du point 0, il a même vitesse angulaire que la roulante B (2), mais en sens inverse. A(1) par rapport au bati du moteur est fixe, donc #1 par rapport è- #0 = O soit # 1/0 = O Par rapport au support K(3) la raison est + À/B On a, d'après la formule de Willis d'oùw2/0= # 3/0 La roulante fait deux tours quand le support K fait un en sens inverse. Cette propriété géométrique transposée mécaniquement trans- forme la bielle en une tige prolongeant le piston pour assurer la liaison de ce dernier à la roulante. Cet ensemble monobloc a une tråjectoire rectiligne, parallèle aux forces appliquées sur le piston. La résultante de ces forces se traduit k chaque instant par des couples, donc par des rotations, entraînant la roulante dans un déplacement circulaire. C'est un mouvement de roulement. Les figures i et 2 - Pl. I, montrent que pour une position angulaire donnée de la roulante, le centre instantané de rotation entant en I, le moment de la force F est égal b F x l. Le bras de levier varie de 0 au point mort haut (PMH) pour devenir maximal apyres un déplacement de 900 de la roulante et égal au diamètre de celle-ci. Le point P s'est déplacé pour cette valeur angulaire de D/2. La représentation graphique du déplacement du point P par extension celle du piston, est une courbe sinusoldale S. Si nous traçons pour une course donnée (P1. I - Fig. 2) les courbes de déplacement des pistons dans chaque système, à chaque instant, pour une position angulaire donnée &alpha; identique, la posi- tion du piston dans le système à roulante est toujours pl-us haut que dans le système bielle-manivelle. C'est le résultat du dépla- aement rectiligne sinusoïdal du point PO La pression de détente dans le cylindre est donc toujours supérieure pour cette valeur. La réalisation pratique d7une moteur à transmission par roulante ne présente aucune difficulté et sen équilibrage ne pose aucun problème. Le fait de n'avoir plus ri composante F2 (fig. 2 - Pl.I) ovalisant le cylindre, conduit à l'exécution d'un ensemble tige-piston très court. C'est un plateau à segments de faible poids. Cette pièce-ne subissant que des contraintes de compression et de traction, la tige est calculée pour résister seulement au flambage. L'ensemble de par sa masse peu importante autorise des vitesses de rotation élevées. Le mécanisme auquel est lié le déplacement linéaire du piston-tige 12 est réalisé suivant les dessins de principe de la planche II, fig.3, 4 et 5. Il se compose essentiellement d'un pignon 7 taillé sur un faux vilbrequin 2, dont le bras du maneton a pour longueur le rayon de ce-pignon, d'une couronne 3 à denture intérieure, fixe sur le bâti du moteur 4 (fige5) et d'une pièce de prise de mouvement 5, comportant deux alésages 6 et 7 recevant le faux vilbrequin 2, qui tourne sur des coussinets trimétal 8 et 9. La pièce de prise de mouvement 5 tourne également sur les coussinets 10 et Il trimétal ou sur roulements à aiguilles. L'équilibrage du piston-tige est assuré par le contrepoids 13 et l'ensemble piston-contrepoids 12 et 13, par la partie intérieure 14 de la pièce de prise de mouvement 5. Le graissage sous pression de l'ensemble en mouvement ne présente aucune difficulté. Le système de transmission à roulante oppose donc au système bielle manivelle de nombreux avantages : déplacement linéaire alternatif sinusoldal du piston; suppression de l t ovalisation des cylindres, équilibrage simple du premier ordre, mouvement de roulement, piston à faible inertie, forces transmises par couples contribuant à la souplesse du mouvement circulaire, réversibilité. Le procédé permet avec des encombrements réduits la réalisation de moteurs thermiques à pistons à combustion interne, pouvant comporter un, deux; quatre-cylindres et plus. Le dessin de la planche III, fig96, donne un exemple de montage d'un moteur à quatre cylindres opposés avec deux mécanismes, sans prétendre cependant à cette seule composition. On peut aussi concevoir un moteur à quatre cylindres cote à cote avec un mécanisme par piston et un arbre de sortie unique sur le coté, attaqué par quatre couples de pignons coniques à denture hélicoidale. Le mécanisme autorise les conceptions les plus diverses. Les moteurs à double effet à combustion externe, quelque soit l'agent thermique utilisé, bénificieront dans l'application du système à roulante d'une réduction de l'encombrement encore. important Par la suppression du coulisseau, ils pourront trouver un renouveau et de nouvelles applications0 RVSNDICATIONS Le mécanisme qui fait l'objet de l'invention a pour but de supprimer la bielle transformant e mouvement linéaire-alternatif en mouvement circulaire continu,-dans les moteurs thermiques à simple et double effet, La nouveauté technique réside dans l'utilisation d'une roulante hypocycloidale dont la particularité est lavoir pour diamètre le rayon de la circonférence, à l'intérieur de laquelle elle roule sans glissement. Dans ce seul cas, un point extérieur de la circonférence de la roulante auquel est accroché un piston-tige mono bloc, se déplace linéairement suivant un diamètre de la circonférence qui lui sert de chemin de roulement. Pour obtenir ce déplacement sans glissement on utilise deux pignons. La roulante est å denture extérieure, la couronne à denture intérieure, fixe sur le bâti. Le pignon roulant est prisonnier dans une pièce qui est entraînée avec celui-ci dans son mouvement de rotation. Cette pièce, tournant sur coussinets, sert d'arbre de sortie aù mécanisme. Par l'intermédiaire d'un faux vilbrequin sur lequel est taillé le pignon, c dernier reçoit le mouvement de déplacement linéaire du piston et le transforme directement en mouvement circulaire continu. Le système veut que les forces agissant sur le point d'application du piston, au mécanisme, restent constamment parallèles et que le déplacement circulaire est à chaque instant le résultat d'un couple.