Brevet FR2264187A1 — publié le 19751010

Dans la plupart des moteurs a combustion interne actuellement réalisés, les pistons sont animés d'un mouvement alternatif et reliés par des bielles à un vilebrequin. Liais ces bielles et ce vilebrequin entrainent une perte d'énergie, par suite de leur inertie et des frottements.Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de remplacer les pistons à mouvement alternatif par des pistons rotatifs ; mais loemoteursà pistons rotatifs actuellement réalisés ne donnent pas satisfaction, notamment parce que leur étanchéité est difficile à assurer et que leur rendement n est pas meilleurs que celui d'un moteur à pistons à mouvement alternatif, La présente invention a pour objet un moteur à pistons à mou- vement alternatif qui ne comporte pas d'embiellage et dans lequel le nombre d'organes rotatifs est réduit. Le moteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il com prend un carter allongé dont les deux extrémités forment chambres de combustion et dans lequel est monté mobile un ensemble comprenant deux pistons opposés solidaires l'un de l'autre et mobiles chacun dans l'une des chambres de combustion, cet ensemble compor- tant, dans sa partie intermédiaire, au soins une crémaillère continue qui est en prise avec un pignon fixé sur an arbre de sortie monté à rotation par rapport au carter, transversalement par rapport à l'axe de ce dernier. En fonctionnement, l'ensemble cornprenant les deux pistons prend un mouvement de translation alternatif à 1$ intérieur du carter. Mais du fait de la liaison entre la crémaillère et le pignon, ce mouvement de translation s'accompagne d'un mouvement de rotation continu qui est transmis au pignon ; on recueille ainsi l'énergie fournie par le moteur sur l'arbre de sortie qui est entraîné en rotation de manière continue. Dans un sens de déplacement axial de 11 ensemble mobile, la crémaillere est appliquée sur le piston sous l'effet de l'effort moteur ; mais dans le sens de déplacement opposé, cet effet moteur tend à écarter la crémaillère de son pignon. On pourrait prévoir, sur l'ensemble mobile, une rampe de guidage parallèle à la ligne moyenne de la crémaillère et en prise avec un galet d'axe parallèle au pignon.Mais, dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'ensemble mobile emporte deu crémaillères parallèles Cj sont chacune en prise avec un pignon, les deux pignons étant dispo sés entre les deux crémaillères et étant fixes sur deux arbres reliés l'un à l'autre par un engrenage Dans ce cas, l'un des pignons est entraîné par sa crémaillère dans l'un des sens de déplacement axial de l'ensemble mobile ; dans l'autre sens de déplacement de cet ensemble, c'est l'autre pignon qui est entraîné par sa crémaillère.Les deux pignons tournent ainsi en sens contraire, mais l'énergie motrice est recueillie, dans les deux cas, sur l'arbre de sortie qui tourne constamment dans le même sens grace à la liaison par engrenage entre les deux arbres supports des pignons. Les deux pistons et la partie intermédiaire de l'ensemble comportant la ou les crémaillères peuvent être d'une seule pièce. L'ensemble peut également être formé de plusieurs pièces indépen- dantes fixées l'une à l'autre, éventuellement au moyen d'articulations ou de butées à billes ; dans ce dernier cas, seule la partie intermédiaire de l'ensemble a un mouvement de rotation, les deux pistons n'ayant qu'un mouvement de translation. L'ensemble mobile peut comporter de chaque côté de la ou des crémaillères une ou plusieurs billes de guidage disposées dans une gorge pétiphérique annulaire dudit ensemble et dans des rainures longitudinales internes du carter. La distribution peut être assurée par des soupapes comraan- dées à partir de l'arbre de sortie du moteur. Elle peut également être assurée par l'ensemble mobile du fait de son mouvement louvoyant lui permettant de découvrir des lumières d'admission et d'échappement. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du moteur selon l'invention avec référence au dessin annexe dans lequel La Fig. 1 est une vue en coupe axiale du moteur, La Fig. 2 est une vue en plan de l'élément mobile suivant une direction perpendiculaire au plan e la Fig. 1. Tel qu'il est représenté au dessin; le moteur selon l'inven tion comprend un carter cylindrique 1 dans chacune des extrémités duquel est emmanchée une chemise 2 ; cette dernière est en butée contre un manchon 3 lui-même en butée contre un épaulement interne la du carter 1. A chacune de ses extrémités, le carter 1 est fermé par une culasse 4 dans la face interne de laquelle est ménagé un évidement Sa ou Sb, en forme de calotte sphérique, destiné à former chambre d'explosion. Dans cette chambre, sont montées deux soupapes d'admission 6a et 6b et une bougie d'allumage 7. A l'intérieur du carter 1 est monté mobile axialement un élément désigné d'une façon générale par la référence 8. Chacune des extrémités 9a ou 9b de cet ensemble présente une section élar- gie et constitue un piston monté coulissant dans la chemise 2 cor- respondante en déterminant une chambre de combustion 10. Dans la périphérie de la partie médiane de 11 élément 8 sont taillées deux crémaillère s parallèles 11a et îlb qui se font face. Chacune de ces crémaillères comporte un plan de synétrie qui est celui de la Fig. 1 ; chacune de ses motiés comprend deux parties hélico@ales qui se raccordent l'une à l'autre et se termine, dans le plan de symétrie, perpendiculairement à l'axe de 11 élément 8. Deux arbres 12a et 12b traversent transversalement la partie médiane du carter 1 et portent, à leur extrémité, un pignon 13a ou 13b qui est en prise respectivement avec la crémaillère lla ou llb. L'arbre 12a constitue l'arbre de sortie et porte un pignon extérieur Ila en prise avec un pignon 14b calé sur l'arbre 12b. A l'extérieur des crémaillères 10a et 10b, l'élément 8 comporte deux gorges 15 dans lesquelles sont engagées des billes 16 ces billes sont, par ailleurs, engagées dans des rainures 13ngitudinales 3a du manchon 3, de sorte qu'elles assurent le guidage de l'élément 3, tout en lui permettant à la fois de se déplacer lon- gitudinalement et de tourner autour de son axe, Dans l'exemple représenté, le moteur fonctionne suivante le cycle à deux temps, à injection indirecte, Les deux soupapes 6a et 6b sont disposées à la sortie de deux conduits d'admission 17a et 17b qui sont reliées à une même tutoulure- dans laquelle un gicleur peut inecLer du combustible. Les soupapes et les gicleurs sont sont commandés à parloir de l'arbre de sortie 12a. Une lumière d'échappement 18 débouche dans chacune des chambres 10 de façon à être découvertes lorsque le piston Sa ou 9b correspondant arrive au voisinage de son point mort bas. Le moteur qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Dans la position représentée au dessin, le piston 9a est à son point mort bas et le piston 9b à son point mort haut. Les soupapes d'admission et la lumière d'échappement, relatives au piston 9a sont ouvertes et du mélange carburé frais a été airais dans la chambre 10 en refoulant les gaz d'échappement. Par contre, les soupapes d'admission et la lumière d'échappement, relatives au piston 9b, sont fermées et la chambre 5b contient du mélange carburé comprimé. Sous l'effet de l'explosion dans la chambre 5b, les gaz contenus dans la chambre 5b repoussent vers la gauche au dessin le piston 9b dans l'élément 8. La crémaillère îîb étant-appliquée sur le pignon 13b fait tourner d'une part ce pignon dans le sens indiqué par la flèche fb et d'autre part l'élément 8 dans le sens de la flèche F. Quand le piston 9b arrive à son point mort bas, les gaz d'échappement sortent par la lumière 18 en étant refoulés par le mélange carburé frais introduit entre temps par les soupapes 6a et 6b qui se sont ouvertes. Lors de la course vers la gauche de l'élément 8, le piston 9a a comprimé le mélange carburé dans la chambre 5a. Quand il est à son point mort haut, une explosion a lieu dans la chambre 5a, de sorte que l'élément 9 se déplace alors vers la droite.Lors de ce mouvement, la cré.uaillère Ila est appliquée sur le pignon 13a, ce qui a pour effet d'une part de faire tourner l'élément j dans le même sens que précédemment, c'est à dire dans le sens de la flèche F, et de faire tourner le pignon 13a dans le sens de la flèche a On voit ainsi de ce qui précède que l'élément 8 prend en définitive un mouvement louvoyant qui se compose d'un mouvement de rotation toujours dans le meme sens et d'un mouvement de translation longitudinal alternatif.Ce mouvement de translation est transmis à l'arbre de sortie 12a soit directement, soit par l'intermédi aire de l'arbre 12b, de sorte que l'arbre 12a a un mouvement de votation continu, dans Le sens de la flèche fa Ce mouvement est pratiquement uniforme car il y a deux explosions par cycle et I'effort exercé sur l'un des pistons lors de l'explosion est amor- t par l'effort ae compression qu'emerce le piston opposé par ailleurs, le mouvement de l'élément U se fait pratiquement sans frottement étant donné son montage par l'intermédiaire des billes 16. Le moteur ne comporte qu'une seule pièce en mouvement7 l'élé- ment 8, qui transmet elle-même la puissance ; à encombremant égal, ii fournit une puissance dix fois supérieure à celle d'un moteur classique Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre. au contraire, toutes les variantes. C'est ainsi, en particulier, qu'on peut faire fonctionner le moteur suivant le cycle à quatre temps, en utilisant l'une des soupapes 6a ou 6b comme soupape d'admission et l'autre soupape comme soupape d'échappement et en supprimant la lumière 13 On peut accoupler plusieurs cylindres sur une même transmission. par ailleurs, pour compri- mer le gaz frais entrant dans les chambres de combustion 10 et augmenter leur vitesse, on peut prévoir un pulseur à pales variables entraîné par les gaz d'échappement et qui remplace la coapres- sion dans le carter des moteurs à deux tenps usuels ; ce pulseur permet d'augmenter la rentrée des gaz frais et d'obtenir une puissance plus ou moins grande du moteur. REVENDICATIONS 1 - Moteur à combustion interne, à pistons à mouvement alternatif, caractérisé en ce que il comprend un carter allongé dont les deux extrémités forment chambres de combustion et dans leque est monté mobile un ensemble comprenant deu pistons opposés solidaires l'un de l'autre et mobiles chacun dans l'une des chambres de conbustion, cet ensemble comportant, dans sa partie intermédiaire, au moins une crémaillère continue qui est en prise avec un pignon fixé sur un arbre de sortie monté à rotation par rapport au carter, transversalement par rapport à l'axe de ce dernier. 2 - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'ensemble mobile comporte deux crémaillères parallèles qui sont chacune en prise avec un pignon, les deux pignons étand disposés entre les deux crémaillères et étant fixés sur deux arbres reliés l'un à l'autre par un engrenage. 3 - Moteur selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble mobile comporte, de chaque côté de la ou des crémaillères, une ou plusieurs billes de guidage disposées dans une gorge périphérique annulaire dudit ensemble et dans des rainures longitudinales internes du carter. 4 - Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, pour assurer l'alimenta- tion en gaz frais, un pulseur à pales variables entraîné par les gaz d'échappement.