Brevet FR2414122A1 — publié le 19790803

L'invention concerne un perfectionnement au système bielle manivelle permettant de transmettre à un arbre tournant l'énergie fournie par un moteur à combustion interne à mouvement alternatif. Malgré les perfectionnements acquis au cours d'un siècle d'existence, le moteur à explosion à piston alternatif encourt encore bien des reproches, dont le principal est certainement la faible part d'énergie qu'il restitue au cours de son fonctionneient. On attribue, à ouste raison semble-t-il, ce médiocre rendement au mouvement alternatif du piston et à la disposition de l'en semble bielle-vilebrequin qui travaille dans des conditions ne permettant pas d'exploiter complètement l'énergie reçue par le piston au moment de l'explosion. En effet, le moment de l'explosion est celui où le mélange gazeux, enflammé par l'étincelle produite par la bougie, dégage sa force maximum ; nais à ce noient précis la bielle et la manivelle du vilebrequin forment un angle de 180 (c'est-à-dire sont dans le prolongement l'une de l'autre) peu propice à une bonne transmission de l'énergie reçue par le piston. La présente invention a pour objet d'obvier à cet inconvénient par une disposition particulière de la toute de bielle par rapport an maneton, de façon que la force transmise au moment de l'explosion ne soit pas contrecarrée par le montage actuel de ces deux pièces. Dans le cycle à quatre temps, deux forces principales sont en jeu, mais dans des sens opposés - la force acquise par le vilebrequin qui, par l'intermé- diaire de la bielle, pousse le piston au fond du cylindre pour comprimer le mélange gazeux, - la force de l'explosion qui assit en sens inverse de la précédente pour actionner le vilebrequin, toujours par l'intermédiaire de la bielle. La présente invention propose de relier la tête de la bielle au maneton du vilebrequin par un excentrique pouvant pivoter Librement à l'intérieur de la tette de bielle de façon à assurer, conne expliqué ei-apres, une meilleure transmission de l'énergie dXgagée par l'explosion et une plus grande souplesse de l'ensemble bielle-vilebrequin.En effet, lorsque l'faction de la manivelle ramène le maneton vers le haut de l'excentrique en poussait la bielle vers le fond du cylindre, cette poussée du vilebrequin sur la bielle, en approchant du point mort haut, provoque un mouvement de bascule de l'excentrique qui fait passer le maneton en avant de l'axe de la bielle et le place dans une position favorable au moment de l'explosion.Ainsi, au lieu de buter sur des pièces (bielle et mani- velle de vilebrequin) disposées dans le prolongement l'une de l'autre, la force de l'explosion est recueillie par le maneton qui, ayant dépassé la position dans laquelle la bielle et la manivelle font l'angle de 180e, se trouve déjà en position de descente grtce à la disposition excentrée de ce montage. On comprend que la poussée du piston, au lieu de rencontrer une résistance antagoniste, déclenche ummouvenent de bascule qui facilite et amorce le mouvement de rotation que la bielle doit imprimer au vilebrequin.La force vive de l'explosion n'est donc plus contrariée dans ses effets, mais recueillie au maximum par la manivelle ce qui permet à la fois d'augmentor la puissance du moteur, en lui assurant une plus grande sou- plesse de fonctionnement, et de diminuer la consommation de carburant. On notera que, avec le montage selon l'invention, dispar ttra le cliquetis provoqué par les pièces en mouvement, ce qui permettra d'*lever le taux de compression et d'employer un carburant à plus faible indice d'octane. Cette disposition conviendra particulièroient aux moteurs Diesel dont la compression est élevée. En supprimant les inconvénients décrits plus haut, la présente intention permettra le montage teste de bielle-maneton sur des roulaient à billes ou des roulements à rouleaux sans que ceux-ci aient à souffrir des chocs dts à l'explosion. On notera aussi que le perfectionnement selon la présente iiremtien peut également s' appliquer au montage des pédales de bicyclette sur leur axe, le mouvement des jambes du cycliste étant alors assimilable à celui de la bielle d'un moteur à explosion, un tel montage pouvant être particulièrement apprécié pour la montée dea côtés, lorsque le mouvement de pédalage devient pénible. Pour bien faire comprendre le dispositif selon la présente invention, on en décrira ci-après, à simple titre d'exemple sans caractère limitatif, une forme d'exécution préférée en référence au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 est une vue schématique de côté d'une liaison à excentrique selon l'invention entre la tête d'une bielle reliée au piston d'un moteur et la manivelle du vilebrequin, dans une position correspondant an début de la phase d'aspiration la figure 2 montre la liaison à excentrique au cours de la phase d'aspiration; la figure 3 est une vue à la fin de la phase d'aspiration ;; la figure 4 montre la liaison selon l'invention au début de la phase de compression la figure 5 est une vue à la fin de la phase de compression la figure 6 montre la liaison selon l'invention au début de l'explosion la figure 7 montre la liaison selon l'invention après la phase d'explosion la figure 8 est une vue à la fin de la phase d'explosion ; et la figure 9 est une vue de détail à plus grande échelle montrant la liaison selon l'invention entre la tête de bielle et le maneton de la manivelle, dans la position particulière de la figure 6. Au dessin, on a représenté schématiquement en 1 un cylindre de acteur à explosion et en 2 la bougie servant à l'allumage des gaz comprimés à l'intérieur de ce cylindre. Un piston 3 avec segments d'étanchéité 4 est conçu pour se déplacer à l'intérieur du qlinare 1 et, à ce piston 3, est articulée la partie de pied d'un bielle 5 dont la tête 6 coopère atec le maneton 7 de la manivelle 8 d'un vilebrequin 9 pour transformer en une énergie de rotation l'énergie alternative fournie par le piston 3. Comme on l'a représenté plus en détail à la figure 9, une pièce de liaison 10, de section circulaire, est montée à l'intérieur de la tinte de bielle 6, par l'intermédiaire d'un roulement à billes li, de façon à pouvoir tourner librement à l'intérieur de cette tête de bielle. Dams cette pièce de liaison 10 est monté, en position exceibrée, le maneton 7 qui, par l'intermédiaire d'un autre roulement à billes 12, peut tourner librement lors de la rotation de la manivelle 8. On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif selon l'invention en se référant plus particulièrement aux figures 1 à 8. Â la figure 1, on a représenté le dispositif au point mort haut c'est a-dire à la fin de la phase d'échappement. Dans cette position, la pièce de liaison 10 se trouve disposée à l'intérieur de la titre de bielle 6 de façon que le maneton 7 entre la bielle 5 et le piston 3 pour aspirer les gaz. Sous l'action de la rotation du vilebrequin 9 dans le sens de la flèche b, la manivelle tire le maneton 7 dans la direction de la flèche B, en provoquant une rotation vers la droite de la figure 2 de la pièce de liaison 1Q à l'intérieur de la toute de bielle 6, pour permettre la descente du piston et le remplissage du cylindre. La figure 3 représente le point mort bas, le cylindre étant rempli de gaz que la remontée du piston Ta comprimer. Sous 11 action de la manivelle qui tire le maneton 7 selon la flèche B, c'est-â- dire dans le sens des aiguilles dlune montre, figure 4, la bielle 5 commence sa remontée qui se poursuit à la figure 5, vers la fin de la compression.En atteignant le point mort haut (voir figure 6) la poussée du vilebrequin 9 sur la bielle 5 provoque un mouvement de bascule de la pièce de liaison 10 dans le sens de la flèche B qui fait passer le maneton 7 en avant (c'est-à-dire vers la droite en regardant la figure) de l'axe de la bielle 5 et le place ainsi dans une position favorable au moment de l'explosion des gaz oompri- més à l'intérieur du cylindre 1. En effet la force de l'explosion, au lieu de buter sur des pièces (bielle 5 et manivelle 8 de vilebrequin) disposées dans le prolongement l'une de l'autre, est recueillie par le maneton 7 qui, ayant dépasse l'axe de la bielle 5, se trouve déjà en position de descente (en direction de la flèche C). Comme on le voit à la figure 7, le piston continue sa descente sous l'action de la poussée des gaz pour atteindre le point mort bas représenté à la figure 8. Ainsi donc, la force vive dégagée par l'explosion n'est plus stoppée dans ses effets mais est recueillie au maximum par la manivelle 8 en permettant à la fois d'augmenter la puissance du moteur et de réduire la consommation, tout en assurant une plus grande souplesse de fonctionnement et en supprimant le cliquetis provoqué par l'entrechoquement des pièces en mouvement. On comprendra que la description ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient être apportées au dispositif décrit sans sortir du cadre de l'invention définiè par les revendications annexées. R E V E N D I O À T I O J S. 1. Perfectionnement au système bielle-manivelle pour transmettre à un arbre tournant 1 'énergie produite par un moteur à combustion interne à mouvement alternatif, comprenant au moins une bielle articulée par sa partie de pied au piston du moteur et reliée à sa partie de titre à un maneton de l'arbre manivelle, caractérisé par le fait que le maneton est articulé dans une position excentrée à une pièce de liaison montée pour tourner librement dans la tête de bielle de façon que, en approchant du point mort haut, la poussée du vilebrequin sur la bielle au moment de la compression iaximuii provoque un basculement de la pièce de liaison qui positionne le maneton en avant de l'axe de la bielle en évitant que la bielle et le maneton se trouvent au moment de ltexplosion dans le prolongement l'une de l'autre et en facilitant ainsi la transmission de la poussée de la bielle sur le maneton. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce de liaison est montée à l'intérieur de la tette de bielle par l'intermédiaire d'un dispositif de roulement, tel qu'un roulement à billes ou à rouleaux. 3. Perfectionnement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que le montage du maneton en position excentrée dans la pièce de liaison s'effectue par l'inter- .la8diaire d'un dispositif de roulement, par exemple à billes ou à rouleaux.