Brevet FR2539814A1 — publié le 19840727

La présente invention concerne les moteurs à piston alternatif et vise notamment une structure originale de piston alternatif surtout destine aux moteurs à combustion interne mais que l'on peut, moyennant des modifications convenables, adopter dans des transmissions par fluide dans des moteurs deux temps, dans des compresseurs et dans des pompes et eventuellement dans des generatices d'électricité. L'invention propose un moteur à piston alternatif comportait une chambre originale menagée entre des parois extérieures et intérieure, au moins une pale situee dans la chambre; un moyen propre à faire alterner la pale par rapport a la culasse de façon qu'un espace defini entre les faces en regard de la pale et de la culasse augmente et diminue alternativement de volume. Un moyen, comportant un couloir, ouvert ou obturé selon le besoin, ménagé dans la culasse, assurant l'aspiration de fluide dans ledit espace pendant que ce dernier augmente de volume et un moyen comportant un autre couloir, ouvert ou obturé selon le besoin, formé dans la culasse, assurant l'échappement pendant que ledit-espace diminue de volume. Avantageusement, lesdits couloirs sont disposes, ouverts ou obturés par des soupapes de façon que. la pale aspire et refoule le fluide selon un cycle voulu. On peut adapter plusieurs pales sur le même moyeu; le recto et le verso de chaque pale est utilisable. En conséqyence, on peut prévoir plusieurs culasses précitees, réparties convenablement. D'une manière générale l'ensemble " pale-moyeu " et paroi (Z.) sont montés concentriquement. Le moteur est, de préférence, agencé pour fonctionner en moteur à combustion interne, a essence, diesel ou gaz; des moyens peuvent être prevus pour mettre en combustion le contenu dudit espace. Selon une préférence d'utilisations du recto et du verso de deux pales opposees solidaires du même moyeu il est prévu des moyens assurant un temps d'allumage lors de la compression dans chacun desdits espaces et au moment opportun. Selon une préference d'utilisation du recto et du verso de deux pales opposees solidaires du même moyeu il est Drévu des moyens assurant une synchronisation de l'admission, de la compression, de l'explosion et de l'échappement entre les quatre dits espaces.Cette synchronisation est etablie grâce a un ensemble de soupapes , culbuteurs commandés par une-roue dentée supportant des cames entrainée par une autre roue dentée munie de quatre fois moins de dents, cette derniere etant entrainée par le moyeu grace a une bielle. La disposition des cames selon une distribution preferentielle permettra chaque dit espace d'avoir Une fonction différente des autres, dans le même temps. De préférence le mouvement alternatif ( decrivant un arc de cercle en bout de pale) de l'ensemble " pales - moyeu " sera transformé en mouvement rotatif par l'intermédiaire d'une transmission comprenant un levier solidaire de l'ensemble précédemment cite entraînant un exentrique solidaire d'une roue dentée par l'intermédiaire d'une bielle, cette roue entrainera une roue quatre fois plus grande qui aura pour rôle de commander l'ouverture et la fermeture des couloirs de pénétration et d'ejection.et ordonnera l'allumage respectif des bougies. Selon une variante la petite roue dentée peut entraîner la grande roue par un engrenage intérieur à cette dernière. Selon une preference le mécanisme de transmission et la roue a cames sont supportés et protégés dans un boîtier formant une paroi du moteur. On va maintenant decrire l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 montre en coupe Ras chambre principalesdlun moteur suivant l'invention; La figure 2 montre en perspective un ensemble " pales-moyeu La figure 3 montre en perspective les parois du moteur (exterieures); La figure 4 est une vue de -l'ensemble de la transmission et de la distribution du moteur. Le moteur alternatif qui, dans l'exemple choisi, est un moteur à combustion interne, comprend quatre dits espaces ( 3.) délimités par des parois extérieures (2), (4), (13) et (14) et intérieure (1). Entre les ditsespaces se débattent alternativement les pales (1) solidaires du même moyeu(l) mais en assurant ltetanchelte au gaz entre-les parois précedemment citees. Un espace (3) est ainsi défini entre chaque face de pale par rapport à la face de la culasse (4) respective( face à face ) L'ensemble " pales - moyeu est accouplé à une transmission qui introduit , comme on l'exposera ci-apres, un mouvement alternatif.Du fait. de ce mouvement de va et vient des pales par rapport aux culasses, chaque espace (3) augmente et diminue alternativement et respectiviement de volume. Lés parois exterieures (4) présentent des couloirs (5) qui assurent l'adw,ission de fluide carburant dans l'exemple choisi, à Dartir de tubulures d'admission reliées aux espaces (5) définis à l'intérieur des parois (4). Ces mêmes parois extérieures (4) présentent des couloirs (6) qui assurent l'échappement. La disposition de la roue de distribution (17) à came (19) { commande d'admission ) et (18) ( commande d'échappement) est malicieusement prévue afin de permettre l'ouverture d'une soupape -- d'admission (23), par l'intermediaire d'un culbuteur (7), pour admettre le passaqe du fluide lorsque le -volume du dit-espace (3); correspondant a cette soupape; augmente apés avoir achevé son échappement.La chambre étant à son volume optimale; et étant chargé de fluide; la soupape d'admission se referme pendant que la face de la pale se rapproche de la face de la culasse (4); bien entendu la soupape d'échappement (8) obture le couloir d'échappement (6) correspondant à cette même chambre; l'espace de la chambre diminue ce qui assure une compression. Un moyen d'allumage qui est, dans exemple choisi, une bougie d'allumage (9) pênetrant dans un logement recepteur (?0) ménagé dans la paroi extérieure (4) ( culasse), la position et le mode de fonctionnement voulus pour enflammer le contenu de l'espace, dont le volume augmente ensuite repoussant fortement la pale .Lorsque celle-ci arrive au point mort bas, simultanemment la soupape d'échappement (8) s'ouvre et permet ainsi au gaz brûles;pousses par la pale qui remonte au point mort haut; de s'échapper par le couloir d'échappement (6). Ainsi la pale en position point mort haut et l'échappement terminé, la soupape d'admission (23) s'apprete à s'ouvrir en synchronisation avec la pale qui se deplace en direction du point mort bas. Il est prévu pour chaque espace un cycle de quatre temps moteur. Par préference chaque espace; dans le même temps; accomplira une fonction differente des autres. La figure 2 montre un ensemble complet "pales -moyeu" (1). Cet ensemble aura un mouvement de roulis par rapport à l'axe AA.On remarquera que les pales jumelles usinées avec le moyeu (1) ( ou fixées sur ce moyeu) sont parfaitement opposées selon un axe bB Les extrémités du moyeu qui se logeront dans un palier respectif (ou autre4, non représentés; sont prévues pour supporter et transmettre exterieurement le mouvement de l'ensemble " pales-moyeu" dont elles sont solidaires. La figure 3 est une vue éclatée et en perspective du bloc-moteur avec suppression des organes ( soupapes, culbuteurs,roue à cames; transmission, bouqies etc....)dans lequel viendra se loger l'ensemble " pales - moyeu (logement prévu dans la figure du centre). L'ensemble " pales moyeu" (1) étant introduit dans son logement (3) et créant ainsi des espaces (3) qui sont limités par les parois extérieures (2) dont chaque surface intérieure a été usinée dans un cylindre Sur la figure 4 on distingue un ensemble conjugué de transmission et de distribution qui seront adaptés correctement au moteur. L'ensemble " pales moyeu " (1) figure 2 entraîne un levier (10) solidaire de l'extrémité cannelée du moyéu (1). Une vis (12) et une rondelle (11); selon une prEférence;garantissent le blocage du levier (10) sur une extrémité du moyeu (1) ( partie cannelée). Ce levier est équipé d'un axe (26) qui pé netreodans un alésage (27) figure 4 de même diamètre usine dans l'extrémité d'une bielle de renvoi (15), à l'autre extrémite de cette bielle, un second alésage (28) permettra la-pénétration de l'axe (29) solidaire d'une roue dentée (16) fixée en son centre sur un axe de transmission denté (non représenté).La bielle (15) et le pignon (16) ainsi accouplés permettent de délimiter les débattements de l'ensemble " pales moyeu " et de transformer ce mouvement alternatif en mouvement rotatif. La roue (16) entraîne la roue (17). Pour que la roue (17) fasse une révolution,il faut que la roue (16) exécute quatre révolutions selon un rapport 1 pour 4 .La grande roue (17) tournant librement sur un axe en son centre ( non représenté);supporte un disque (18); fixé sur la roue; sur lequel est aménaqé un bosselage (came) correctement agencé pour faire basculer; durant la rotation de la roue dentée (17) à un moment voulu ; un culbuteur d'échappement (8) par l'intermédiaire d'un bras de commande (30) ( disproportionné sur le schema); le culbuteur est fixé sur le bras; qui se termine par un coude (32) ( levier) qui supporte une butée (31) qui glisse ou roule sur ledit disque (18); Ce bras (30) pivote sur des supports ( non représentés). Un ou des ressorts (25); selon un système classique des moteurs quatre temps; aide ou aident la remontée et la fermeture des soupapes mais en même temps ce ou ces ressorts repoussent l'ensemble des: culbuteur (8), bras, coude,et de la butee qui ainsi est , en principe, en contact avec le disque(18) durant la revolution complete de ce dernier;Un deuxième disque (19); fixe egalement sur la roue (17); sur lequel est aménage un bosselage ( came) correctement agencé pour faire basculer; durant la rotation de la roue à un moment voulu un culbuteur d'admission (7) par l'intermédiaire d'un bras de commande (30) ( le culbuteur est fixé sur le bras ) qui se termine par un coude (32) ( levier) qui supporte une butée (31) qui glisse ou roule sur ledit disque. Ce bras pivote sur des supports ( non représentés). Un ou des ressorts (25); selon un systeme classique des moteurs quatre temps; aide ou aident la remontée et la fermeture des soupapes mais en même temps ce ou ces ressorts repoussent l'ensemble: culbuteur, bras, coude et la butée qui ainsi est, en principe, en contact avec le disque (19) durant la revolution de ce dernier.Un circuit de distribution simple, (non representé) associé aux bougies peut être commandé, par exemple, par un troisieme disque à bosselage ( came) fixe sur la roue (17). Si le moteur doit servir detransmiseion par fluide; en considerant un éinetteur et un récepteur ( donc deux moteurs); on fait entrainer l'émet- teur par le pignon (16) ( par l'intermédiaire de son arbre cannelé, non representé) et l'on supprime éventuellement l'ensemble de distribution: roue (17), butées (31), coudes (32), bras (30), culbuteurs (7 et 8), ressorts (25) et soupapes (23et24 )que l'on remplace; par exemple; par des clapets anti-retour et on obture les trous de tiges des soupapes ( 21 et 22)ainsi que les trous de bougies (20). Il est bien entendu oue les clapets antiretour devront avoir une fonction bien précise.On peut, par exemple installer des clapets anti-retour à la place des soupapes d'échappement, permettant la sortie du fluide mais interdisant la pénétration; dans les espaces (3). Ainsi on installera des clapets anti-retour à la place des soupapes d'admission qui à l'inverse, autoriseront la pénétration du fluide dans les espaces (3) mais en interdiront la sortie.De cette façon le fluide pénétrera dans les espaces (3) par les couloirs d'admission (5) et sera rejetté à l'extérieur des espaces par des couloirs d'échappement(6). Le recepteur sera aménagé de la même façon que l'emetteur. En branchant L. correctement des tuyauteries entre l'émetteur et le récepteur qui transporteront le fluide, si l'on fournit une rotation à la roue (16) de l'émetteur on doit retrouver cette même rotation à la roue (16) du récepteur.II suffit pour cela- de connecter l'échappement de chaque espace émetteur à l'admission de 1'espace jumeau du recepteurgt de connecter l'admission de chaque espace émetteur à l'échappement de l'espace jumeau du récepteur.Le récepteur peut devenir émetteur et ce dernier peut devenir récepteur. On peut utiliser le moteur comme pompe ou compresseur en le modifiant et l'entraînant comme l'émetteur ou le récepteur précedemment cité. L'utilisation du moteur comme moteur à cycle deux temps impliquera de supprimer l'ensemble de distribution: roue(17), butées (31) coudes (32), bras (30), culbuteurs ( 7 et 8), ressorts (25)et soupapes (23 et 24). Onobture les trous de tiges des soupapes (21 et 22)et les couloirs d'échappement et d'admission (5 et 6). Le moteur pourra être équiper de lumières d'échappement et d'admission comme un moteur à cycle deux temps traditionnel. Ainsi on utilisera, par exemple, les rectos de chaque pale comme dessus de piston supportant l'explosion et le verso de chaque pale comme dessous de piston permettant 1-a suçion du fluide. Des couloirs et des lumières d'admission et d'échappement seront soigneusement aménagés dans les parois (2) de la même façon qu'un moteur deux temps traditionnel. Selon un aménagement spécial des pales on peut de la même façon utiliser le recto et le verso comme " haut de piston " ( partie supportant l'explosion) traditionnel. Dans l'éventualité de l'utilisation du moteur comme génératrice d'électricité on implantera des aimants au niveau des pales et des eletroaimants dans les parois ou l'inverse( electro-aimants dans les pales, et les aimants dans les parois) on entrainéra la machine, ainsi réalisée, par la roue (16). La présente invention est applicable à un moteur "gaz" dans ce cas le moteur peut rester inchanger. La présente invention est applicable à un moteur " diesel". Dans ce cas, on substitue aux bougies des injecteurs de combustible. On peut combiner différentes configurations avec les possibilités du moteur prudemment citées, exemple "moteur pompe". Dans ce cas précis et d'aprés la figure 1 planche 1 on utilise les deux espaces supérieurs comme un moteur à cycle quatre temps- et les espaces inférieurs comme pompe. R E V E N D I C-fl. T I O N S 1) Moteur piston alternatif caracterise en ce qu'il comporte en combinaison une chambre (3) de forme originale ménagee entre des parois extérieures (2) (4) (13) et (14) et interieure(lj, au moins un " ensemble " pa.e-moyeu" (1) situé dans la chambre, un moyen'propre figure 4-, à faire alterner la pale par rapport à la culasse (4) de façon qu'un espace-{3 > , défini entre les faces en regard de la pale et la culasse, augmente et diminue alternativement le volume, moyen comportant un système de distribution Figure 4 commandant des soupapes d'admission (23) permettant l'aspiration de fluide dans ledit espace (3);;par l'intermédiaire de couloirs d'admission (5); pendant que ce denier (3) augmente de volume et de soupapes d'êchapppement (24) permettant l'échappement; par l'intermédiaire de couloirs d'echappement (6), -pendant que ledit espace (3) diminue de volume. 2) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits cou loirs(5) et (6) sont obturés ou non obturés par des soupapes (23) et (24), selon un cycle donne ( quatre temps). 3) Moteur selon la revendication 1, caracteri-sé en ce que la ou les pales (1) sont accouplées à un systéme de villebrequin Figure 4, de manière à ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// subir un mouvement alternatif, limite dans son débattement et permettant de transformer ce mouvement alternatif en mouvement rotatif à l'extérieur de la chambre (3). 4) Moteur selon les revendications 2 et 3 conjointes, caracténsé en ce que lesdites soupapes fonctionnent en synchronisation avec les pales (1) grâce a un ensemble : "disques-cames" (17)(18) et (19), leviers (32),culbuteurs (7) et (8) et ressorts (25) selon un cycle quatre temps. 5! Moteur à combustion interne comportant un ensemble d'éléments selon l'une quelconque des revendications précédentes,placé de façon à provoquer une combustion danc ledit espace (3). 6) Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un temps d'aspiration, un temps de compression, un temps d'explosion et un temps d'échappement dans chaque espace (3). 7) Un moteur selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la chambre (3) contient une ou plusieurs pales (1), chaque pale étant rigidement montées sur un support (ou moyeu) (1) commun et les pales étant régulièrement intercalées. 8) Moteur selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe dudit support (ou moyeu) (1) se confond avec l'axe de la chambre. 9) On peut utiliser le moteur; selon une quelconque des revendications précédentes; comme transmission par fluide caractérisée par un émetteur et un récepteur ( donc deux moteurs); en supprimant éventuellement l'ensemble de distributon ( voir revendication 4) en remplaçant lecsoupapes (23) èt (24) par des clapets anti-retour qui auront une fonction précise, en obturant les brous de tiges des soupapes (21 et 22) ainsi que les trous de bougies (20). Des clapets anti-retour installes aux orifices des couloirs d'échappement (6) permettront la sortie du fluide et des clapets anti-retour installes aux orifices des vouloirs d'admission (5) permettront la pénétration du fluide. Pour chaque clapet la fonction inverse est impossible. Le recepteur sera aménagé de la même façon que l'émetteur; les échappements de l'émetteur seront connectés aux admissions du recepteur (par des tuyauteries?, les admissions de l'metteur seront connectées aux échappements du recepteur ( par des tuyauteries). Si l'on applique une rotation à la roue (16) de l'émetteur, la roue (16) du recteur aura la même rotation. 10) On peut utiliser le moteur selon la revendication précédente 9, comme pompe caractérisée par la meme conception que l'émetteur. 11) On peur utiliser le moteur, selon la revendication précédente 10 comme compresseur caractérisé par la même conception que la pompe ou l'émetteur 12) On peut utiliser le moteur, selon la revendication 9 comme moteur deux temps caractérisé par la même conception que l'émetteur aprés quelques modifications.. Les couloirs (5) et (6) seront supprimes, les clapets anti-retour également. Le moteur pourr.a.êtreéqU3pé de lumière d'échappement et d'admission de la même façon qu'un moteur deux temps traditionnel.Le recto de chaque pale est utilisé comme dessus de piston ( supportant l'explosion) et le verso de chaque pale est utilise comme dessous de piston suçant le fluide et le refoulant dans l'espace (3) entre le verso de la pale (1) et de la culasse (4) par l'intermédiaire d'un couloir de communication aménagé dans la paroi (2). L'admission et l'échappement sont assures par des trous traversant la paroi(2) de l'intérieur à l'exterieur. 13) On peut utiliser le moteur selon la revendication 1 commefigenératrice caractérisée par ltutilisatio es parois extérieures (2) et (4) dans lesquelles seront implantée des electro-aimants de la paroi interieure (1) et de la ou des pales (dans lesquelles seront implantées des aimants.L'implantation des éléments peutêtre inversée.