Brevet FR2205626A1 — publié le 19740531

La présente invention concerne un moteur thermique et plus particulièrement, mais non exclusivement, un moteur à combustion interne. Les moteurs traditionnels à combustion interne ont un cycle de fonctionnement à deux temps ou à quatre temps. Généralement, tous les moteurs à deux temps ou à quatre temps utilisent l'agencement d'un vilebrequin relié au piston par une bielle pour transmettre le mouvement alternatif du piston au vilebrequin. Un tel cycle produit des sollicitations excessives sur les surfaces de contact entre la bielle et le vilebrequin et entre le piston et la paroi du cylindre. Ceci a pour résultat un cognement du piston dont la cause roide dans la relation angulaire alternative entre piston et bille.Un inconvénient plus grave apparait dans un moteur à deux temps : le carter doit être Tanche pour que le mélange puisse être aspiré dans le carter, lorsque le piston monte, par la formation d'un vide à l'intérieur du dit carter et puisse être refoulé vers la chambre de combustion lorsque le piston descend. Plus récemment, on a amélioré un moteur à piston rotatif. Ce moteur a un cycle de fonctionnement à quatre temps, mais s'est heurté au problème de la réalisation d'une étanchéité satisfaisante des trois parties de la chambre de combustion, l'une relativement à l'autre. Une communication entre les chambres aurait eu, manifestement, un effet néfaste sur le fonction -nement du moteur et les réglettes d'étanchéité qui se trouvent sur la périphérie du piston triangulaire, n'ont pas donné entière satisfaction. La présente invention a pour objet de réaliser un moteur à combustion interne, de faible encombrement, simple dans son fonctionnement et produisant moins de sollicitations. Selon la présente invention, il est prévu un moteur dans lequel le mouvement alternatif rectiligne est transformé en mouvement rotatif du vilebrequin par le mouvement alternatif d'un élément de transmission, relié à la fois au piston et au vilebrequin, mouvement orienté transversalement à la direction du mouvement alternatif du piston. La présente invention a aussi pour objet un moteur comportant un cylindre ayant un piston animé d'un mouvement alternatif à l'intérieur du cylindre, un élément de transmission monté sur un élément-support qui est mobile par rapport à celui-ci, un élément de liaison entre -l'élément-support et le piston, et un vilebrequin coopérant avec l'élément de transmission, l'ensemble étant agencé de telle façon que le mouvement alternatif du piston provoque simultanément un mouvement alternatif de l'élément de transmission, transversalement à la direction du mouvement du piston, et à la rotation du vilebrequin;; De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes d'exécution de ce moteur à combustion interne Figure 1 est une vue en coupe axiale d'une forme d'exécution de l'invention Figure 2 est une vue de côté de la liaison entre le vilebrequin, l'élément de transmission et les pistons, dans le sens de la flèche Â de figure 1 Figure 3 est une vue en élévation, et partiellement en coupe axiale à'une deuxième forme d'bxécution ;; Figure 4 est une vue en coupe axiale suivant 4-4 de figure 3, dont on a enlevé une partie Figure 5 est une vue, en élévation, partiellement en coupe axiale d'une troisième variante de réalisation, dont on a enlevé une partie Figure 6 est une vue -dans le sens de la flèche B- du mécanisme de transmission de Figurè- 5 ; Figure 7 est une vue de côté, partiellement en coupe axiale, d'une forme d'exécution adaptée à un moteur à vapeur Figures 8 et 8A représentant, en plan, deux formes d'exécution différentes de l'élément de transmission Figure 9 représenté l'élément de transmission de figure8, en position Figure 10 est une vue en coupe suivant 9-9 de figure 9. Dans la première forme d'exécution, le moteur à combustion interne 1 comprend un carter 2 et deux cylindres opposés 3 et 4. A l'intérieur de chaque cylindre 3 et 4 se trouve un piston 5, de construction traditionnelle, les pistons étant reliés l'un à l'autre-par un bloc 6. Le bloc 6, de forme rectangulaire, présente un alésage axial 7. A l'intérieur de l'alésage 7 se trouve une tige de transmission allongée 8, qui est reliée -à l'une des extrémités d'un vilebrequin q, au moyen d'un trou oblong formé dans l'axe du bloc 6.L'alésage 7 et la tige de transmission 8 sont munis tous deux de surfaces de contact appropriées, par exemple des coussinets en bronze phosphoreux, des roulements à aiguilles ou autres surfaces de contact appropriées sur toute leur longueur, permettant un déplacement axial doux de la tige de transmission 8 relativement à l'alésage 2. L'extrémité du vilebrequin 2 est accouplée à la tige de transmission 8 par le fait que cette extrémité est disposée dans une ouverture 17 formée en un point situé sensiblement au milieu de la tige de transmission 8. D'autres surfaces de contact appropriées sont placées entre la tige de transmission 8 et le vilebrequin 9, afin que ce dernier puisse se déplacer angulairement par rapport à la tige de transmission 8. le cylindre 3, qui forme la chambre de combustion, présente une tête 12 montée fixe sur le corps du cylindre 3, et dans laquelle se trouve-une bougie d'allumage 13 pour l'allumage du mélange. le cylindre 3 comporte aussi une lumière d'échappement 14 qui est dégagée lors du retrait complet du piston associé 5 et un orifice d'entrée ou de passage 15 pour le mélange. le cylindre 4, qui forme la chambre d'aspiration, présente une tête 16 fixée de manière réglable sur le corps du cylindre 4, de façon à ce que le taux de compression puisse être changé par manipulation et réglage de la position de la tête 16. Pour assurer une étanchéité convenable entre la tête 16 et le corps du cylindre 4, on peut prévoir un joint d'étanchéité (non représenté sur la périphérie de la tête 16. le cylindre 4 comporte aussi une entrée 17 pour le mélange du carburateur (non représenté) et un orifice de sortie 18 par lequel s'échappe le mélange pour aller dans le cylindre 3. le piston 5 du cylindre 4 comporte un conduit 19, qui forme une partie du système de transfert du mélange du cylindré 4 au cylindre 3 ; ainsi le transfert est interrompu à intervalles réguliers. En cours de fonctionnement, le premier temps commence quand le piston 5 du cylindre 3 est en position complètement refoulée. A ce stade, le mélange comprimé s'allume, ce qui repousse le piston 5 vers le cylindre 4, libérant ainsi l'orifice d'échappement 14 par lequel s'échappent les gaz de combustion. Ceci a pour effet de repousser le piston 5 du cylindre 4, dans sa position complètement refoulée, dans laquelle il comprime le mélange venant di carburateur, tandis que le piston 5 était en position rétractée. Dans cette position complètement rétractée, le système de transmission du cylindre 4 est complété par la communication du conduit 19 avec le reste du système et, de ce fait, le mélange comprimé du cylindre 4 s'échappe vers le cylindre 3 en passant l'orifice de sortie 18. Le second temps du moteur commence avec le retour du piston 5 du cylindre 3, qui comprime le mélange provenant du cylindre 4.Pendant ce mouvement, tous les orifices sont fermés afin que le cycle puisse recommencer lors de l'allumage du mélange. Si l'on considère maintenant le dispositif de transmission du mouvement alternatif du piston, on s'aperçoit que lors de l'allumage, le piston 5 repousse le bloc 6 vers le cylindre 4 ce qui provoque la rotation du vilebrequin 9 et le mouvement alternatif de la tige de transmission 8. La tige de transmission 8 a pour but de fournir une large surface de contact afin de permettre une transformation sans à-coups du mouvement alternatif rectiligne des pistons 5 en un mouvement angulaire régulier du vilebrequin, perpendiculairebmeiW au mouvement rectiligne. Ce dispositif peut être/d'une manière traditionnelle, par exemple en prévoyant un collecteur d'huile 20 au fond du carter 2. On se reportera maintenant à la deuxième-forme d'exécution. Le moteur à combustion interne 30 comporte un carter 31, deux cylindres opposés 32 et 33 fixés au carter. Chacun des cylindres 32 et 33 présente une tête de cylindre amovible 34 qui permet de régler le taux de compression du cylindre. Chaque tête de cylindre 34 est traversée par une bougie d'allumage de type traditionnel 22, destinée à l'allumage du mélange comprimé par le mouvement d'un piston 36 coulissant dans I'alssage de chaque cylindre.Les cylindres sont refroidis par une chemise a'eau37 et ont un système de lumières traditionnel, comportant par exemple, une lumière d'admission 38 qui est ouverte quand le piston est au point mort haut, un orifice de transmission débouchant au-dessus du piston 36, au point mort bas, et un orifice d'échappement 40 s'ouvrant juste devant l'orifice de transmission 39. Chaque piston 36 est relié à une face du bloc-support 41 disposé à l'intérieur du carter 31, par une tige de liaison 42. le bloc-support 41 comporte deux parties 43 et 44 vissées l'une sur l'autre par des boulons appropriés (non représentés) et a une surface de contact circulaire 45 à ses deux extrémités. les surfaces de contact 45 portent un élément de transmission 46, qui comprend un palier central 47 fixé autour du vilebrequin 48 et deux prolongements coaxiaux en forme de tige 49. Le carter 31 est fermé hermétiquement car il est muni de joints d'étarhéité 50 et de paliers 51 aux endroits où les tiges de liaison 42 pénètrent dans le carter et, de joints d'étanchéité 52 et de paliers 53 à l'entrée et à la sortie du vilebrequin 48. les cylindres 32 et 33 fonctionnent de façon traditionnelle par exemple, le cylindre 32 est au stade de l'allumage et une quantité de mélange est aspirée en direction du piston de droite 36 par la lumière d'admission 38, par suite du vide créé : le piston 36 du cylindre 33 est au point mort bas et le mélange allumé s'échappe par l'orifice d'échappement 40, tandis que le mélange à gauche du piston 36, est comprimé et repoussé vers la droite du piston 36 à travers l'orifice de transmission 39. L'allumage de la quantité comprimée de mélange dans le cylindre 32 repousse les pistons 36 vers la droite ae la figure 3, et les tiges de liaison 42 entraînent le bloc 41. Le mouvement du bloc 41 fait tourner le vilebrequin 48 par suite du mouvement alternatif de l'élément de transmission 46, perpendiculairement au mouvement alternatif rectiligne des pistons 36 (les traits mixtes de figure 3 désignent les positions intermédiaires de l'élément de transmission 46 lorsque le bloc 41 se déplace de gauche à droite dans le carter 31. Une autre variante de réalisation du moteur à combustion interne est représentée aux figures 5 et 6 qui montrent les différentes modifications apportées à la forme d'exécution des figures 3 et 4; a) il est prévu deux cylindres de chaque côté du carter (pour la commodité de la description, on a seulement représenté les deux cylindres de gauche), la tige de chaque piston étant reliée au même bloc-support b) il est prévu deux éléments de transmission 46 dans le bloc-support et, c) le bloc-support est légèrement décalé par rapport à la position perpendiculaire à l'axe des tiges de liaison. La figure 7 représente un agencement dans lequel le moteur selon la présente invention est un moteur à vapeur. Dans cette variante de réalisation, on a représenté un seul cylindre pour la commodité de la description, mais on peut en ajouter plusieurs autres. la seule différence, dans cette variante de réalisation, réside dans la construction du cylindre 60, le carter 31, le bloc-support 41, l'élément de transmission 46 et le vilebrequin 48 restants inchangés. Le cylindre 60 a un piston à double tête et la vapeur est envoyée dans le cylindre 60 au-dessous du piston 61, selon sa position.Le courant de vapeur(provenant de n'importe quelle source de vapeur traditionnelle) est contrôlé par un système à soupapes désigné par la référence générale 62 et qui met en communication, alternativement, l'orifice de gauche 63 et l'orifice de droite 64, avec la source de vapeur : il est prévu aussi une lumière d'échappement centrale 65. les avantages de la présente invention, quand elle est incorporée à un moteur à combustion interne sont les suivants (a) le carter est hermétique, de sorte qu'aucun gaz ne peut s'échapper et que de fortes pressions sont créées dans la chambre de combustion, (b) comme le carter est hermétique, il n'est pas utile de changer le lubrifiant car, tout gaz se formant lors de la montée en température du moteur ou passant à travers des joints ou alésages usés, est comprimé et renvoyé à la chambre de combustion, (c) le moteur peut fonctionner incliné suivant n'importe quel angle, (d) il y a moins de pollution en raison de l'étanchéité du carter et (e) ce. moteur a en outre, un faible encombrement et comprend moins de pièces essentielles que les moteurs traditionnels. Bien que les deux premières formes d'exécution aient été décrites comme comportant un élément de transmission en forme de tige, les figures 8 à 10 représentent une variante de réalisation dans laquelle l'élément de transmission a la forme d'une plaque. Dans les figures 8 et 8Â, l'élément de transmission 70 comporte une plaque 71 et une ouverture centrale 72. Sur les côtés de la plaque 71 et autour de l'ouverture centrale 72, -il est prévu des roulements appropriés, par exemple, roulements à billes à la figure 8 et roulements à aiguilles à la figure 8A. Les roulements 73 situés sur le c8té de la plaque 71 sont logés coulissant dans le bloc-support 2, et les roulements 73 situés autour de l'ouverture centrale 72 permettent au vilebrequin 75 de traverser l'ouverture et de tourner librement dans cette dernière. Les figures 9 et 10 représentent l'élément de transmission 70 de la figure b logé dans un bloc-support approprié 2. Le bloc-support 74 comporte deux parties 76 et 77 qui sont assemblées par des boulons. Chacune d'elles présente un chemin de billes 78, de façon que les deux chemins 78 soient parallèles (voir figure 10) quand le bloc 74 est assemblé; Comme dans les deux formes d'exécution précédemment décrites, les tiges de liaison 79 sont fixées sur chaque c8té du bloc-support 74. Le système de transmission de cette variante de réalisation fonctionne, comme décrit, précédemment, l'élément de transmission 22 exécutant un mouvement alternatif dans le bloc-support 7-4, tandis que le bloc 74 a un mouvement alternatif rectiligne de gauche à droite comme le montre la figure 9. Dans un autre agencement (non représenté) il est prévu quatre cylindres disposés sur chaque c8té du carter. Le carter comporte deux systèmes de transmission ; l'un décalé de qOO par rapport à l'autre, l'ensemble étant agencé de façon que le vile- brequin puisse traverser les deux éléments de transmission à la fois. Les deux systèmes de transmission ne sont pas fixés l'un à l'autre, afin qu'un bloc puisse aller de haut en bas et l'autre de gauche à droite. Avec un tel agencement, on peut obtenir quatre temps d'explosion par tour de vilebrequin. Bien que la présente invention ait été décrite en se référant aux moteurs à deux temps, il va de soi qu'elle est également applicable aux moteurs à quatre temps; De même, l'élément de transmission peut prendre n'importe quelle farme, la tige et la plaque de transmission ayant été décrites à titre d'exemple seulement et il peut être prévu n'importe quel nombre de cylindres. - REVENDICATIONS 1. - Moteur thermique à piston, caractérisé en ce que le mouvement alternatif rectiligne du piston est transformé en mouvement rotatif du vilebrequin par le mouvement alternatif de l'élément de transmission associé à la fois au piston a au vilebrequin, dans une direction transversale au mouvement rectiligne du piston. 2. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins daux cylindres opposés fixés au carter, un piston disposé dans chaque cylindre et en ce que chaque piston est fixé par une tige de liaison, à un élément-support mobile situé dans le carter. 3. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de transmission a un mouvement alternatif perpendiculaire au mouvement alternatif rectiligne du piston. 4. - Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le carter est étanche par rapport aux cylindres. 5. - Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de transmission exécute un mouvement alternatif dans l'élément-support et se déplace suivant un mouvement rectiligne avec l'élément-support. 6. - Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un moteur à combustion interne. 7. - Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une quantité de mélange est aspirée dans chaque cylindre audessous du piston par un orifice d'entrée, lorsque le piston est au point mort-haut. 8. - Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un orifice de transmission qui permet à cette quantité de mélange comprimé de passer au-dessus du piston lors- que le piston est au point mort bas. 9. - Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de transmission est une tige. 10. - Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de transmission est une plaque munie de roulements le long des deux côtés opposés et qui est logée coulissante dans deux chemins de roulement parallèles de l'élément-support. 11. - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est à vapeur. 12. - Moteur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un orifice de sortie pour la vapeur à l'une ou l'autre extrémité de chaque cylindre et un orifice d'échappement central. 13. - Moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un système à soupapes qui envoie alternativement de la vapeur vers chaque orifice d'entrée, selon la position du piston. 14. - Moteur selon l'ensemble des revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre ayant un piston exécutant un mouvement alternatif rectiligne à l'intérieur d'un cylindre, un élément de transmission monte sur un élémentsupport et mobile par rapport à celui-ci, un élément de liaison entre l'élément support et le piston, et un vilebrequin associé à l'élément de transmission, l'ensemble étant agencé de telle façon que le mouvement alternatif rectiligne du piston provoque simultanément un mouvement alternatif de l'élément de transmission orienté perpendiculairement au mouvement alternatif rectiligne du piston et la rotation du vilebrequin. 15. - Moteur selon la revendication 14, caractérisé etSe qu'il a quatre cylindres, deux de chaque côté du carter, et que le piston de chaque cylindre est lié à l'élément-support par un élément de liaison. 16. - Moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de transmission montés sur l'élément support. 17. - Moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'élément de transmission est une tige. 18. - Moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'élément de transmission est une plaque. 19. - Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend quatre cylindres placés sur les/quatre côtés du carter et deux éléments-supports dont l'un est décalé de 900 par rapport à l'autre, es éléments-supports étant disposés de façon que le vilebrequin traverse les deux éléments de transmission.