Brevet FR2456842A1 — publié le 19801212

La présente invention est du domaine des moteurs a explosion à pistons et elle a pour objet une conformation particulière du mécanisme de transformation du mouvement linéaire du piston en un mouvement circulaire d'un arbre de sortie, ladite conformation ayant pour but d'assurer la pré-compression de l'air de combustion entrant dans le moteur. On connaît un dispositif décrit dans le brevet français 1 155 834, dans lequel des pistons moteur agissent1 par I'intermédiaire de plateaux entretoisés coulissant dans un carter, directement sur un excentrique pouvant rouler entre eux, l'excentrique étant monté rotatif et excentré sur l'arbre moteur de sortie. Par rapport a un tel dispositif de l'art antérieur, l'invention vise à procurer deux avantages très substanciels. En premier lieu elle vise à augmenter les surfaces d'appui des organes de transformation du mouvement les uns sur les autres, surface d'appui qui dans l'art antérieur se limite a une génératrice de ltexcentriaue ; cette augmentation de surface d'appui permet des taux de compression très élevés. En second lieu elle vise à augmenter l'effet de compression sans pour autant accroître l'encombrement du mécanisme nermettant cette compression. Selon la présente invention un moteur è explosion a pistons comportant un mécanisme destiné à transformer le mouvement alternatif d'un piston en un mouvement circulaire d'un arbre de sortie, ledit piston allant et venant dans au moins un cylindre solidaire d'un carter est principalement caractérisé en ce que ledit mécanisme comprend pour agir en combinaison deux plateaux parallèles entretoisés ayant une fonction de piston, lesdits plateaux étant destinés à coulisser de façon sensiblement étanche dans le carter suivant une première direction, ledit carter ayant de ce fait une fonction de cylindre, l'un au moins des dits plateaux étant solidaire du pied d'un piston moteur, et une pièce, dite coussinet, ayant une fonction de palier, ledit coussinet étant situé entre les plateaux et pouvant coulisser de fa çon sensiblement étanche entre ceux-ci suivant une deuxième direction perpendiculaire à la dite première direction, ledit coussinet étant pourvu d'un alésage pour loger un maneton de vilebrequin ; de préférence ledit maneton et l'alésage qui le loge ont un diamètre maximal compatible avec la section du coussinet; il résulte séparément et respectivement de ces dispositions que le mécanisme de transformation de mouvement peut servir en mê- me temps de compresseur d'air destiné à l'alimentation en comburant dudit cylindre moteur au moins, et que la pression sur le maneton est réduite au maximum ; il résulte en second de ces dispositions prises en combinaison que de forts taux de compression obtenus dans le cylindre moteur,grace à une pré-compression importante du comburant, sont tolerés par le mécanisme de transformation ; il est clair que de tels effets sont particulièrement intéressants pour la réalisation de moteurs de type diesel et/ou de type deux temps pouvant profiter simultanément ou séparément des avantages de l'invention. Plus particulièrement et de préférence lesdits plateaux sont entretoisés par deux flasques pour former avec eux un boitier sensiblement parallélépîpédique dit intermédiaire, ledit boitier étant destiné à coulisser de façon étanche dans ledit carter entre deux parois opposées de celui-ci, ledit carter ayant un volume intérieur sensiblement parallélépipédique dont la dimension suivant ladite première direction est supérieure d'au moins une valeur égale à la course des pistons moteurs, à la distance séparant les faces opposées desdits plateaux. De préférence encore l'espace intérieur dudit boitier est sensiblement parallélépipédique, et ledit coussinet a une forme sensiblement parallélépipédique dont la dimension suivant ladite deuxième direction est supérieure d'au moins une valeur égale à la course des pistons, à la dimension intérieure dudit boitier suivant cette dite seconde direction. De préférence encore l'axe dudit maneton étant perpendiculaire aux dites première et deuxième directions, suivant une troisième direction, les dimensions du coussinet, du boitier et du carter suivant cette troisième direction, sont égales, et le carter est refermé par des flasques extérieurs perpendiculaires à ladite troisième direction, lesdits flasques extrieurs étant pourvus d'un alésage de sortie de vilebrequin. Un groupe-moteur pourra être avantageusement constitué d'un couple de pistons et cylindres opposés montés sur un carter pour agir sur un mécanisme tel qu'il vient d'être décrit. Un moteur pourra être constitué d'un seul groupe ou de plusieurs groupes associés sur un arbre moteur commun ; dans le cas où plusieurs groupes sont associés les axes de cylindres peuvent être coplanaires ou décalés angulairement par exemple de jar/4 ; également le mécanisme d'un groupe peut alimenter en air surcompressé soit ses propres cylindres, soit les cylindres d'un groupe voisin. Le principe de fonctionnement du mécanisme de l'invention peut être décrit de la manière suivante : le piston du cylindre dans lequel vient de se produire une explosion transmet la force de poussée des gaz au plateau du boîtier, sur lequel il prend appui, le plateau transmet cette force au coussinet qui la transmet lui-même au maneton, lequel va pivoter autour de l'axe de l'arbre ; la force est également transmise à la face opposée du coussinet et à l'autre plateau du boitier et finalement le cas échéant à un piston opposé au premier. Ainsi tandis qu'un piston a parcouru son cylindre dans un sens,le boitier s'est déplacé d'un côté à l'autre du carter ; le déplacement des plateaux a créé pour le premier une dépression dans l'espace le séparant du carter, et pour le second une compression dans l'espace séparant ce dernier du carter. Pendant le même temps le coussinet qui était initialement situé sensiblement au milieu du boitier s'est rapproché d'un des flasques du boitier puis s'en est éloigné pour revenir au milieu du boîtier. Ainsi le boitier et le coussinet fonctionnent comme des pistons à double effet mais avec un décalage angulaire d'un quart de tour du vilebrequin ou encore de St /4, et chacun d'eux peut être considéré comme un élément distinct de compresseur. Les éléments de compresseur sus visés, doivent bien entendu, pour atteindre le fonctionnement qui leur est assigné par l'invention, à savoir : comprimer le comburant, être pourvus de lumières, clapets ou vannes, judicieusement disposés pour permettre ce fonctionnement ; ces éléments distincts de compresseur peuvent comprimer indépendamment l'un de l'autre, mais ils peuvent aussi comprimer en association, l'un constituant un oremier étage de compression et l'autre un second. On remarquera que le déplacement de ces pièces par glissement les unes contre les autres permet de les faire fonctionner à la manière de tiroirs pour assurer, au moins en partie la distribution de l'air aspiré ou refoulé ; ainsi gr - ce à la surface importante des surfaces de glissement, celles-ci pourront sans inconvénient être sillonnes de gorges et/ou de lumières se prêtant au fonctionnement des tiroirs ; ces gorges et/ ou lumières pourront être aussi bien pratiquées sur le boîtier, sur le coussinet que sur les flasques extérieurs du carter et que dans le carter lui-même ; on notera aussi que l'air aspiré entre les pièces peut en assurer le refroidissement. I1 doit être compris que la pressente invention ne fixe aucune disposition ou conformation particulière des moyens destinés à prendre en charge l'air compressé dans le boitier intermédiaire ou par le coussinet ; en effet de telles précisions nécessiteraient la définition d'un moteur de type particulier, tel que à deux temps, à quatre temps, diesel, à plusieurs cylindres, en liane ou décalé, etc... auxquels la présen- te invention est applicable. I1 doit être ainsi compris que c'est au niveau du principe de fonctionnement et de la structure générale d'un mécanisme tel que décrit ci-dessus que se situe l'invention qui laisse ouvert aux bureaux d'études le choix des moyens préci- tés propres à assurer le fonctionnement de tel ou tel type de moteur. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaltront à la description qui va être faite des formes particulières de réalisation en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles La fig.1 est une représentation schématique éclatée en perspective d'un groupe moteur incorporant un mécanisme de l'invention. La fig.2 est une représentation en perspective d'un maneton et d'un coussinet du groupe de la figure précédente, Les fig. 3a,b,c,d sont des illustrations schématiques du fonctionnement d'un groupe analogue à celui de la fig.1, La fig.4 est une illustration d'une association en "ligne" de groupes tel que celui de la fig.1, et La fig.5 est une illustration d'une association "décalée" des mêmes. Sur les fig.l et 2, un moteur à pistons et cylindres 1 et 2 incorpore un mécanisme conforme à l'invention pour transformer le mouvement alternatif d'un piston tel que 3 en un-mouvement circulaire d'un arbre 4. L'arbre 4 comporte un maneton excentré 5 de grand diamètre destiné à être logé dans une pièce 6 a fonction de coussinet ; le coussinet 6 a la forme d'un parallélépipède et il est pourvu d'un alésage cylindrique 7 pour loger le maneton. Le coussinet-6 est logé dans un espace intérieur parallélépipédîque d'un boitier dit intermédiaire cons titué de deux plateaux 8 et 9 entretoisés par deux flasques 10 et 11 ; les dimensions intérieure du boitier intermédiaire, et extérieure du coussinet sont telles que le coussinet peut coulisser de façon étanche entre les plateaux 8 et 9 du boîtier. Le boitier intermédiaire est loaé dans un carter parallélépipédîque constitué de quatre narois, deux parois opposées 12 et 13 supportant les cylindres 1 et 2 respectivement, tandis que les deux autres parois 14 et 15 servent de guide au boitier intermédiaire pour lui permettre de coulisser de façon étanche à l'intérieur du carter ; les pistons tels que 3 reposent chacun sur un plateau du boitier intermédiaire. Des flasques extérieurs 16 et 17 peuvent refermer le carter sur deux faces opposées, et servent de paliers ou incorporent de tels organes, à l'arbre 4. Le coussinet, le boitier intermédiaire et le carter ont des dimensions égales dans la direction de l'axe 1-8 de l'arbre 4, de facon telle que le coussinet et le botier intermédia ire puissent glisser de façon étanche contre les faces inte- rieures des flasques 16 et 17. Ainsi lorsqu'un piston tel que 3 exerce un effort sur le plateau sur lequel il prend appui, le boitier tinter médiaire se déplace suivant une première direction (flèche 19) qui est celle de l'axe des cylindres et des pistons ; le dEplace- ment du boîtier intermédiaire induit un déplacement du coussinet et du maneton dans la même direction ; l'arbre étant calé dans les paliers, il s'en suit une rotation de lui-même et du maneton qui induit un déplacement du coussinet dans une seconde direction (flèche 20) perpendiculaire à la première et à l'axe 18 On notera particulièrement sur ces figures les dimensions relativement grandes des surfaces de glissement, à savoir : les surfaces cylindriques du maneton et d'alésage du coussinet, les surfaces planes du coussinet et intérieures du boitier intermédiaire, et les surfaces planes extérieures du bol- tier et les parois intérieures du carter ; ces grandes dimensions dessurfaces de glissement autorisent des forces élevées telles que pouvant résulter de forts taux de compression. On notera encore que les surfaces des dif- férents éléments sus visés peuvent être choisies assez libre'eet en fonction à la fois des efforts supportables au reaard des frottements et de l'effet de compresseur qui sera décrit plus loin, pourvu que soient respectées des dimensions leur laissant dans la première et la seconde direction une course égale a celle des pistons. Sur la fig. 3a une explosion vient de se produire dans le cylindre 1 ; sous l'effort du piston 3' le boitier intermédiaire se déplace dans le sens de la flèche 19' en induisant un déplacement simultané du coussinet 6 dans le boitier intermédiaire dans le sens de la fleche 20' et du maneton autour de l'axe de son arbre 4 ; on remarque aue le coussinet est à moitié de sa course depuis le flasque 11 vers le flasque 10, et que l'espace 31 compris entre le flasque 11 et le coussinet augmente de volume et de ce fait estendépression tandis que l'espace 32 compris entre le coussinet et le flasque 10 est en diminution et de ce fait en compression. Le coussinet se comporte donc à l'intérieur du boitier intermédiaire formant cylindre comme un piston à double effet. Quelques instants après, tel que représenté en fig.3b, le boitier intermédiaire est arrivé au milieu de sa course ; l'espace 33 compris entre la paroi 13 et le plateau 9 est en augmentation et de ce fait en dépression, tandis que l'es pace 34 compris entre le plateau 8 et la paroi 12 est en diminution et de ce fait en compression. Le boitier intermédiaire se comporte donc à l'intérieur du carter formant cylindre comme un piston à double effet. L'arbre 4 a tourné de 900 entre les positions des fig. 3a et 3b et le coussinet est passé de la position médiane qu'il occupait initialement à une position extrême l'espace 32 compris entre le coussinet et le flasque 10 est alors minimal. Ainsi tandis que le boitier intermédiaire est passé d'une position extrême (fig. 3a) à une position médiane (fig.3b) le coussinet est passé d'une position médiane à une position extrême, ces passages étant accompagnés d'une rotation de l'arbre de 900 ; on dit que les mouvements du boitier intermédiaire et du coussinet sont décalés, ou déphasés, de 900. Entre la fig. 3b et la fig. 3c la translation du boitier va se poursuivre dans le même sens (flèche 19') mais le mouvement du coussinet est inversé à partir des positions de la fig. 3b ; l'espace 31 va être soumis à compression tandis que l'espace 32 va être soumis à dépression. Selon que le moteur schématisé est un moteur à deux temps ou à quatre temps, le mouvement du piston 3 correspondra respectivement soit à un temps d'échappement-admission-compression, soit à un temps d'échappement. Sur la fio.3d, le boitier intermédiaire a atteint une position extrême correspondant au volume maximal de l'espace 34. Le coussinet poursuit sa course selon la flèche 20", l'espace 32 étant en dépression et l'espace 31 en compression. A partir des positions de la fig.3c le boitier intermédiaire repartira dans le sens de la flèche 19" soit sous l'effet d'une explosion dans le cylindre 1 si le moteur est un moteur à deux temps, soit sous l'effet de rotation de l'arbre si le moteur est à quatre temps. Une position consécutive est représentée sur la fia.3c. Sur la fig.4 des groupes de moteurs tels que celui des figures précédentes, sont assemblés "en ligne" ; ils sont séparés les uns des autres par deux des flasques intermédiaires 41,42, 43 analogues au fiasque d'extrémité 40. Dans un tel cas d'assemblage les manetons montés sur le même arbre 44, tels aue 45, seront avantageusement décalés angulairement de l'un à l'autre de 1800, une telle disposition visant à annuler le balord résultant des pièces mobiles. Sur la fig.5 des groupes de moteurs tels que celui des fig.l à 3 sont assemblés "décalés" anaulairement de 900, les manetons sont eux mêmes décalés angulairement de 90 de l'un à l'autre, une telle disposition visant, grâce au dBcala- ge angulaire des mouvements respectifs du coussinet et du boitier intermédiaire, à simplifier le transfert des gaz comprimés. Des flasques intermédiaires tels que 51 séparent des groupes voisins tels que 52 et 53. Comme on l'a déjà dit, les effets de compression et par conséquent de refoulement, et de dépression et par conséquent d'aspiration, du boitier et du coussinet, sont utilisés pour alimenter en air de combustion surcompressé les cylindres moteurs. REVENDICATIONS 1.- Moteur à explosion à pistons comnortant un mécanisme destiné à transformer le mouvement alternatif d'un piston en un mou vement circulaire d'un arbre de sortie, ledit piston allant et venant dans au moins un cylindre solidaire d'un carter, caractérisé en ce que ledit mécanisme comprend pour agir en combinaison - deux plateaux parallèles entretoisés avant une fonction de piston, lesdits plateaux étant destinés à coulisser defaçon sensiblement étanche dans le carter suivant une première di rection, ledit carter ayant de ce fait une fonction de cylin dre, l'un au moins desdits plateaux étant solidaire du pied d'un piston moteur, - une pièce, dite coussinet, ayant une fonction de palier, ledit coussinet étant situé entre les plateaux et pouvant coulisser de façon sensiblement étanche entre ceux-ci suivant une deuxième direction perpendiculaire à ladite première di rection, ledit coussinet étant pourvu d'un alésage pour loger un maneton de vilebrequin, d'où il résulte que ledit mécanisme de transformation des mouvements peut servir en même temps de compresseur d'air destiné à l'alimentation en comburant du dit cylindre moteur au moins ;; 2.- Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit maneton et l'alésage qui le loge ont un diamètre maximal compatible avec la section du coussinet, d'où il résulte que la pression sur le maneton est réduite au maximum, d'où il résulte en second que de forts taux de compression dans le cylindre moteur sont tolérés ;; 3.- Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits plateaux sont entretoisés par deux flasques pour former avec eux un boitier sensible ment parallélépipédique dit intermédiaire, ledit boitier étant destiné à coulisser de façon étanche dans ledit carter entre deux parois opnosées de celui-ci, ledit carter ayant un volume intérieur sensiblement parallélépipédigue dont la dimension suivant ladite première direction est supérieure d'au moins une valeur égale à la course des pistons moteurs, à la distance séparant les faces opposées desdits plateax 4.- Moteur selon la revendication 3, caractérisé - en ce que l'espace intérieur dudit boitier est sensible ment parallélépipédique, et - en ce que ledit coussinet a une forme sensiblement parallé lépipédique dont la dimension suivant ladite deuxième direc tion est supérieure d'au moins une valeur égale à la course des pistons, à la dimension intérieur dudit boitier vivant cette dite seconde direction 5.- Moteur selon la revendication 4, caractérisé - en ce que, l'axe dudit maneton étant perpendiculaire aux dites première et deuxième directions, suivant une troisième direction, les dimensions du coussinet, du boitier et du car ter suivant cette troisieme direction, sont égales, et - en ce que le carter est refermé par des flasques extérieurs perpendiculaires à ladite troisième direction, lesdits fias- ques extérieurs étant pourvus d'un alésage de sortie de vile- brequin