Brevet FR2439297A1 — publié le 19800516

La présente invention consiste à obtenir un mouvement mécanique transformant un mouvement latéral en un mouvement rotatif ( ou vice versé ) sans avoir recours an souvesent classique d'un embiellage par le jeu de bielles et de vilebre- quin, par le moyen d'un tambour nervuré s'apparentant aux cases Dans toutes les tachines - pistons ( pompes volumétriques, comprssseurs dite, moteurs thermiques, en un mot dans toutes machines à pistons, il y à autant de bielles que de pistons et autant de panetons sur le vilebrequin qu'il 7 à de cylindres sur la machine. Il s'ensuit que toutes ces machines sont délicates, de construction onéreuse, de poids et d'encombrement importants. Il est bien utilisé des sachines directement rotatives, sais celles-ci ne sont pas de la catégorie des machines volumétriques dont le rendement est bien préférable, même si leur régime peut etre aupérieur à celui des machines à embiel lage doat le régime engendre des efforts considérables exercés sur la bielle et son axe de tête par l'effet de la force centrifuge. De toutes les tentatives faites dans le vois de la présente invention, aucune n'à valablement été satisfaisante, soit parceque la résultante était un mouvement transrotatif ( rotation et translation du piston et de son support ) soit que les mouvements bien que techniquement valables n'étaient pas réalisables industriellement même en envisageant la construction de machines-outils spéciales. La présente invention résoud le probléme par un moyen simple, efficace, économique, réalisable avec n'importe quelle machine outil courane même artisanale et ne nécéssitant qu'un seal mécanisme pour une où plusieures paires de cylindres qui peuvent être groupés sur son pourtour. S'il est nécéssaire de cou pler les cylindres par paire autour du mécanisme, c'est uniquement pour une question d'équilibrage, mais dans le cas d'une résliastion d'un cylindre unique pour de très petites machines ( ar exemple in petit moteur de 50 cc ) on conserve le même mécanisme on transposant le problème de l'équlibrage aur le piston lui sise. On peut dans tous les cas réduire le poids et l'encombrement de toutes les machines volumétriques à pistons construites par ce procédé, ce qui se traduit par une économie sur les matiéres premiéres, la main d'oeuvre, le pris de revient et la suppression d'une bielle à battement, outre qu'elle produit une suppression des efforts centrifuges peut permettre res déalisations impossibles avec le mou- vexent classique actutel, ce qui est que fonctionnel et indépendant de 1' invention t par exemple l'obtention de moteurs Z temps dont le mouvement, baignant dans l'huile, permet une alisentation en carburant pur et un groupage de cylindres multiples ne comportant qu'un carter unique* ce qui serait indirectement de nature# à donner une prédominence à ce type de moteurs ) La figure 1 est un schéma synthétisant l'invention. Sur un arbre ( 6 ) est fixé un tambour circulaire ( 4 ) comportant une rainure extérieure ( 5 ) droite en non sinusoidale. Les efforts exerces où reçus par les pistons dont le sens de travail est indiqué par les fliches P,1 pour le premier piston et P.2 pour le 2 piston sont transmis par un axe ( 3 ) solidaire directement où indirectement du piston. axe qui comporte à son extrémité coté tambour du mouve ment une bille tronqués pivotant autour de cet éxe de préférence muni d'un roulement à aiguilles. P.2 étant en opposition à P.1 . les efforts exercés peuvent être différents sais les é@forts d'inertie contraires sont rigoureusement équilibrés et 1' voit par cette figure qu'un même are ( 3 ) avec son roulement de poussée ( 2 ) peut être solidaire de 2 pistons à la fois : P.1 et P.3 tandis quàà l'opposé il en est de même avec les pistons P.2 et P.4. Ceci démontre que 4 pistons peuvent actionner où etre actionner par un mécanisme n'utilisant qu'une seule mise en opposition et que si l'on procède à des mises en opposition complémentairea autour de ce même cylindre, on peut avoir autant de fois 2 où 4 pistons moteurs où récepteurs qu'il @ à de couplages opposés. La figure 2 représente un piston ( 1 ) et éventuellement à l'opposé une deuxième face du piston ( 1 ) muni d'un axe unique dont le bout terminé parut bille tronquée ( 2 ) pivotant sur cet axe est engagée dans la rainure ( 5 ) dn tambour cylindre ( 4 ) dont la rotation imprime au piston le mouvement de va et vient translatoire où vice et versa.Pour combattre l'effet de pivotement résultant de la réaction à la poussée dans quelque sens qu'elle se produise, il est placé un roulement Q billes où à aiguilles sur l'axe ( 3 ) circulant dans un lo eSment dont le chemin est méngé dans le cylindre enveloppant le piston. La figure 3 représente une coupe perpendiculaire sur la figure précédente Si l'on suppose que le cylindre du mouvement t 4 ) tourne ici dans le sens des aiguilles d'une montre, la bille de batée ( 2 ) fixée sur l'axe ( 3 ) aura un mouvement de gauche à droite et dont le point de pivotement sera le centre di piston ( 1 ) . lais ce mouvement sera empéché par la fonction du roulement ( 7 ) monté sur le même axe t 3 ) mais a l'autre extrémité et circulant dans son propre chemin de roulement ménagé dans la paroi du cylindre.En cas d'efforts importants, on peut supprimer complètement la friction du piston contre les parois du cylindre qui lui est propre en intercalant sur l'axe ( 3 ) ( non indiqué imi pour la simplification des explications du dessin ) un deuxiéme roulement identique au ( 7 ) et ayant la même fonction, mais opposée. La figure 4 représemte ure coupe longitudinale sur un piston doit l'axe ( 8 ) est fixé où assemblé sur le centre du piston ( 1 ) et qui comme @ celui-ci est animé du même mouvement seulement translatoire. Sur cet axe, il est fixé lors du montage une pièce qui sert à la fois s 1 .- a transmettre ( ou recevoir) le mouvement tranalatoire par le moyen d'un axe ( 3 ) sur lequel le roulement de butée ( 2 ) est engagée dais la cannelure ( 5 ) du mouvement rotatif ( 4 ) pi votant par le moyen de son arbre d'axe ( 6 ) La figure 5 représente une coupe perpendiculaire de la figure précédente mais montrant le 2 fonction de la pièce ( 9 ) qui est de maintenir l'aati- pivetement par le moyen do 2 entailler en creux coulissant sur les arbres fixes ( 10 ) et ( 10' ) maintenus de chaque bout dans des bats fixes faisant partie de l'ossature. Ce systéme d'anti pivotement n'est d'ailleurs pas limitatif, n'impo@- te quel autre moyen mécanique connu pouvant etre utilisé suivant la fonction de chaque machine qui conditionne son architecture fixe. La figure 6 réprésente en coupe une machine à 2 pistons opposés sur un mécanisme central et qui peut convenir pour des machines de fort alésage et de faible course ce gui peut etre le cas pour les machines à pression relativement faible au cm2 de face de piston. Cette figure n'étant que démonstrative, il n'est pas figure les assemblages des plans de Joints qui permettent de réaliser le montage, mais seulement la description du mécanisme de l'invention. Dans 2 cylindres opposés Cl et C2 il y à un piston ( 1 ) ( 1' ) à deux alésages, le petit alésage ne servant qu isoler et servir de logement à l'arbre central unique ( 6 ) en même temps qu'à assurer l'étanchéité par une segmenta tion circulaire ménagée & 4 l'extrémité de ce petit diamètre. Le grand alésage qui est celui de chaque chambre de travail permet de loger & à l' intérieur du grand diamètre des pistons l'ensemble du mécanisme qui est solidaire de l'arbre. Ce mécanisme peut être usiné trés facilement si l'on considére que l'un # des cotés du tambour ( 4 G ) est un simple cylindre tronqué suivant un angle voulu qui est buté sur arbre (6) Il est ensuite passé une bague d'écartement (13) sur laquelle est apputée au montage l'autre coté du tanbour ( 4 D ) lui même sérré et maintenu sur l'arbre par un boulonnage ( 14 ) La largeur du chemin # de travail ( 5 ) est ainsi constante et ce chemin de roulement obtenu seulement lore du montage permet de loger facilement les billes de butée ( 2 ) qui peuvent être mises en place arant le serrage du mécanisme Dans cette solution, le montage doit etre éxécuté par un assemblage de 1' intérieur C arbre, mécanisme et pistons ) avant introduction dans les cylindres et le carter central qui comporte un chemin de roulement pour le maintien en po- sition des roulements ( 7 ) maintenant chacun leur piston respectif dans un mou- vement purement alternatif. Il est également possible de nonter à l'intérieur des petits alésages des pistons des roulements à bille sans bagae intérieure dont l'arbre ( 6 ) consti- tue peut constituer oe chemin de roulement, ce dispositif n'étant pas figuré sur le dessin de cette solution. lia figure 7, à l'inverse de tout ce qui précède montre une utilisation du mouvement avec un piston unique. L'équilibrage des masses en mouvement n'est pas obtenu par une opposition des pistons mais par le piston lui même qui n'est plus coulissant, mais seulement pivotant sur son axe propre. La chambre C 1 est en position de Point Mort as ( PMB ) la chambre C 2 est en position de PIR Le piston ( 1 ) pivote dans un cylindre sur un axe qui ert parallèle aux parois de ce cylindre, et il n'à pas de mouvement de rotation Une de ses faces est une face de trarail, l'antre est une face de refroidissement qui isole les chambres de travail du carter dans lequel est lot le mécanisme qui fonctionne en bain d'huile. En un point quelconque de la face arrière du piston ( figuré ici sur le haut, non limitativement ) on ménage une prise d'axe de biellette ( 19 ) qui suivant le mouvement de pivotement partiel et en va et vivent, commande le même mouvement à la pièce ( 9 ) qui coulisse sur un axe ( 10 ) et impose le mouvement de rotation du mécanisme ( 4 ) fixé sur l'arbre ( 6 ) portant à chaque bout sur des roulements ( 16 ) t par le moyen de la bille tronquée ( 2 ) pivotant sur 1' axe ( 3 ) faisant corps avec cette piéce ( 9 ) .Pour éviter le pivotement de cette pièce ( 9 ) elle est maintenue en position en coulissant à son extrémité opposée à l'axe ( 3 ) le long d'un guidage eylindrique ( 10' ) L'indication faite dans cette figure 7 n'est que figurati@e, il est possible de commander directement la pièce (9) par un téton à l'arrière de la face du piston.Il est également possible pour des nécessités de passage de pièces, de réduction d'encombrement où d'efforts, de construire de telles machines en modifiant à volonté les aggles de travail, d'utiliser des pistons dont les faces de travail, opposés par rapport à leur axe de pivotement soient construites sur pn angle supérieur où inférieur aux 180 indiqués sur cette figure qui n'est qu' une démonstration d'un exemple possible mais non limitatif. Le dispositif faisant l'objet de l'invention est applicable à toutes les machines à pistons dont la fonction est de modifier le volume du cylindre où du récipient de forme différente dans lequel ils se meuvent, machines recevant de 1' énergie pour les besoins de leur action ( pompes, compresseurs volumétriques ) où machines produisant de l'énergie ' moteurs thermiques, machines à vapeur à simple où double détente. Se substituant au mouvement classique à bielles et vilebrequin pour le fonstionnement actuel de toutes machines volumétriques, le présent procédé offre l'avantage d'une très grande simplicité tant dans la conception que dans le réalisation qui peut se faire avec les machines courantes, même à l'échelle artisanale. Plus économique à obtenir que le mouvement classique actuel mème pour les machines monocylindres, il devient sans concurrence de poids, d'encombrement, de prix de revient dés qu'une machine comporta plusieurs cylindre 12 de ceux-ci pouvant utiliser un seul mouvement du présent procédé. On comprend les débouchés imprévus qui s'ouvrent en utilisant le présent procédé dans tous les domaines de 1' industrie, de l'aviation pour la production de moteurs d'avions légers où auxi liaires de planeurs, voire même d'ailes volantes où de petits hélcoptéres mono où biplaces, les besoins nautiques où sportifs. Une autre pzrticularité de l'invention est le fait qu'elle n'utilise pas de bielles à battement, se qui permet entre autres exemples l'obtention de nou@@ teaux moteurs du type à 2 temps qui tout en ayant leur précompression sous le piston conservent leur mouvement mécanique en barbotage et n'étant plus soumis comme actuellement i un carter étantche et indépendant par cylindre. Des techniques pourtant éprouvées peuvent donc être remises en cause par l'application du présent procédé, des machines nouvelles pour des besoins im- prévisibles peuvent être créées ne serait-ce que par la miniaturisation pue le procédé pernet d'obtenir à égalité de puissance, de régime ou de force, mais du fait de la diminution des diverses inerties par rapport aux machines actuelles, le rendement sera lui aussi amélioré dans des proportions variables suivant la fonction des machines où moteurs produits avec ce procédé. La présente invention est donc un apport incontestable et très apprécia- ble apport à l'industrie tout court, quelle que soit la branche de son activité Elle permet en outre une économie asses forte de matiéres premières et de main d'oeuvre de production, de transport et de manutention. REVENDICATIONS. 1 .- Dispositif transformant mécaniquement un mouvement alternatif reçu # où donné par un piston en un mouvement rotatif direct, en canalisant cet effort dans une rainure droite ménagée dans un cylindre solidaire d'un arbre. Cette rainure droite fait un angle variable à volonté par rapport à la perpendiculaire a. l'axe longitudinal de l'arbre. 2 .-Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que la poussée donne où reçue sur les parois de cette rainure provoque le mouvement de rotation Cette poussée est exercée par le moyen d'une bille tronquée montée sur un axe afin que le point de tangente extérieur de cette bille soit toujours en contact avec l@une des Parois de la rainure. Le mouvement descendant est fourni par l'effort de pression de la bille, le mouvement montant par l'inertie de la rotation du cylindre rainé qui forme volant. Ce mouvement est rez risible selon que la machine est actrice où récep- trice Dans ce dernier cas, les mouvements et descendants sont fournis par la force extérieure qui fait mouvoir l'én@emble. 3 .- Dispositif selon les revendications 1 et 2 prises ensemble et carac- térisé par le fait qulun cylindre rainé de mécanisme donne où reçoit des effort émanant de pistons disposés par paire pour les besoins de l'équilibrage d'inertie Chaque unité de paire est opposés en parallèle de l'axe longitudinal de rotation et un seul cylindre de mouvement peut recevoir où cossander 1; 2, 3 où plus paires de cylindres, donnant par tour autant de cycles de travail. I1 est en outre possible t'utiliser des cylindres comportant un piston à chaque bout, montés sur un axe unique et dans ce cas le nombre de cycles au tour peut être doublé. Ceci n'est pas valable pour le cas de machines monocylindriques 4... Dispositif selon les revendications 1 et 2 prises ensembel et carac- térisé par le fait que dans les machines monocylindriques l'équilibrage d'inertie n'est pas obtenue par l'opposition de cylindres mais par la supprsssion de mou- vexent alternatif du piston. I1 est utilisé un piston oscillant sur son axe pro- pro fonctionnant dans une chambre à étanchéité centrale le long de set axe de pivotement ce qui fournit 2 chambres de travail pour l'une des faces du piston, l'autre face obstruant le coté carter. 50.- Dispositif selon les remendications 1, 2, @ et 4 prises ensemble et caractérisé par le fait que quel que soit la disposition utilisée, le nombre de cylindres de l'ensemble et la destination fonctionnelle des machines où moteurs utilisant le procédé, la lubrification est toujours assurée par barbotage en bain d'huile.