Brevet FR2543218A1 — publié le 19840928

"Dispositif de conversion d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation ou inversement". La présente invention concerne un dispositif de conversion de mouvement permettant de transformer en un mouvement de rotation le mouvement de translation d'au moins un piston dans un cylindre ou inversement. Dans les dispositifs de ce genre actuellement connus, on est oblige d'accélérer périodiquement les masses de certaines pièces mobiles de telle sorte qu'il en résulte des vxbrations, des phénomènes de résonance ainsi que des pertes d'énergie importantes. Le dispositif de conversion de mouvement selon la présente invention permet, notamment, de supprimer au moins en partie ces inconvénients et apporte un certain nombre d'autres avantages. Le dispositif de conversion de mouvement selon la présente invention, permettant de transformer en un mouvement de rotation le mouvement de translation d'au moins un piston dans un cylindre, est tel qu'il comprend un premier vilebrequin présentant un axe principal, un deuxième vilebrequin présentant au moins un tourillon monté tournant sur ledit premier vilebrequin selon un axe décentré par rapport à son axe principal, et au moins un coulisseau monté sur un maneton du second vilebrequin et portant au moins un piston mobile en translation dans un cylindre ménagé dans une cage, la distance séparant l'axe du maneton et l'axe du tourillon du deuxième vilebrequin étant égale à la moitié de la distance séparant liaxe excentré du premier vilebrequin et son axe principal, le mouvement relatif du maneton du deuxième vilebrequin étant un cercle de rayon 1/2 tournant dans un cercle de rayon 1 déterminé par le premier vilebrequin et apte à décrire un segment de droite par rapport à ladite cage et que ledit coulisseau se déplace en translation par rapport à ladite cage le long de ce segment de droite. Le dispositif de conversion de mouvement selon la présente invention peut présenter plusieurs variantes. Dans une première variante, ledit premier vilebrequin est prévu fixe tandis que ladite cage est montée libre en rotation autour de l'axe principal dudit premier vilebrequin et que le tourillon du deuxième vilebrequin constitue un organe de rotation d'entrée ou de sortie. Dans une deuxième variante, ledit premier vilebrequin est prévu fixe tandis que le deuxième vilebrequin est monté libre en rotation selon l'axe décentré du premier vilebrequin et que ladite cage est montee-tournante selon l'axe principal dudit périe vilebrequin et constitue un organe de rotation d'entrée ou de sortie. Dans une troisième variante, ladite cage est prévue fixe tandis que ledit second vilebrequin est libre en rotation selon l'axe décentré dudit premier vilebrequib et que ce premier vilebrequin constitue un organe de rotation d'entrée ou de sortie. Dans l'une des deux premières variantes, ladite cage peut 8trie montée tournante dans un carter présentant des lumières d'admission et d'échappement de gaz pour la chambre à volume variable délimitée par ledit cylindre et ledit piston mobile. Selon la présente invention, ledit coulisseau peut avantageusement porter deux pistons opposés mobiles en translation dans deux cylindres opposés de ladite cage. Selon la présente invention, plusieurs coulisseaux peuvent être montés sur des manetons différents que comporte ledit second vilebrequin, ces coulisseaux pouvant porter des paires de piston opposée s mobiles en translation dans des cylindres en étoile de ladite cage. Selon la présente invention, ledit premier vilebrequin peut avantageusement comprendre deux parties distinctes placées à distance, parties qui portent les deux tourillons d'extrémité dudit second vilebrequin et entre lesquels le ou les manetons de ce second vilebrequin sont placés. Bien que pouvant avoir d'autres applications, le dispositif de conversion de mouvement selon la présente invention peut, dans une première variante, constituer avantageusement un compresseur. Dans une autre variante, il peut constituer un moteur. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de deux dispositifs de conversion de mouvement différents, décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel - la figure 1 représente une coupe radiale d'un dispositif de conversion de mouvement selon la presente invention formant un compresseur ou- pompe - la figure 2 représente une coupe axiale selon II-II du compresseur représenté sur la figure I - la figure 3 représente une coupe radiale d'un dispositif de conversion de mouvement selon la présente invention formant un Auteur. à combustion interne - et la figure 4 représente une coupe axiale selon IV-. 1V du moteur à combustion interne et représenté sur la figure 3! En se reportant aux figures 1 et 2? on Voit que le compresseur représenté et repéré d'une manière générale par la réfé- rance 1 comprend un carter 2 presentant une paroi cylindrique 3 ainsi que deux flasques d'extrémité 4 et 5 de artère. à délimiter une chambre intérieure 6. Selon l'axe 7 du carter 2 est monté un yilebrequin formé par deux bouts d'arbre 8 et 9. Lés bouts d'arbre 8 et 9 tra. versent respectivement les flasques 4 et 5 et sont fixés à ces derniers par l'intermédiaire d'écrous 10 et il et présentent deux surfaces radiales 12 et 13 situées à distance l'une de l'autre. Les bouts d'arbre 8 et 9 portent un vilebrequin 14 de la manière suivante. Le vilebrequin 14 présente deux tourillons d'extré mité 15 et 16 qui sont respectivement montés, par l'intermédiaire de roulements 17 et 18, dans des évidements excentrés 19 et 20 ménagées dans les faces 12 et 13 des bouts d'arbre 8 et 9 situeesà distance l'une de l'autre. Comme on peut le voir sur la figure 2, le tourillon 16 du vilebrequin 14 se prolonge vers l'extérieur en traversant un alésage 21 du bout d'arbre 9 débouchant dans son évidement 20. Le vilebrequin 14 présente également, dans l'espace séparant les faces 12 et 13 des bouts d'arbre 8 et 9 un maneton ceno tral 22 ainsi que deux manetons 23 et 24 qui sont placés de part et d'autre du maneton 22 et qui lui sont diamétralement opposes. Le vilebrequin 14 est monté sur le vilebrequin formé par les bouts d'arbre 8 et 9 de telle sorte que l'axe des manetons 22, 23 et 24 et l'axe 25 des tourillons 15 et 16 est égale à la moitié de la distance entre l'axe 25 des tourillons 15 et 16 ou axe des évidements 19 et 20 excentrés des bouts d'arbre 8 et 9 et l'axe 7 de ces bouts d'arbre 8 et 9 correspondant à l'axe du carter 2, Dans l'espace intérieur 6du carter 2, le compresseur 1 comprend une cage repérée d'une manière générale par la référence 26. Cette cage 26 est de forme sensiblement cylindrique et présente une paroi périphérique 27 adjacente à la face intérieur cylindrique de la paroi 3 du carter 2 ainsi qu'un alésage central 28 au travers duquel s'étendent les bouts d'arbre 8 et 9, de telle sorte que la cage 26 est montée tournante auteur de l'axe principal 7 CoRme on le voit bien sur la figure 1, la cage 26 présente quatre cylindres. 31, 32, 33, 34 qui s'étendent radialement à l'axe 7 et qui sont ouverts du côté intérieur comme du c8té extérieur, les cylindres 33 et 34 étant respectivement opposés aux cylindres 31 et 32. Dans les cylindres'31 et 33 sont disposés des pistons opposés 35 et 36 qui sont reliés par un coulisseau 37 dont la partie médiane est montée sur le maneton, 22 du vilebrequin 14) l'axe des cylindres 31 et 33 passant par l'axe principal 7 et par l'axe 25 des tourillons 15 et 16 du vilebrequin 14. Dans les cylindres 32 et 34 sont montés des. pistons opposés 38 et 39 qui sont reliés par l'intermédiaire de deux coulis seaux 40 et 41 montés, à leur partie médiane, respectivement sur les tourillons 23 et 24 du vilebrequin 14, l'axe des cylindres 32 et 34 passant par l'axe principal 7 et par l'axe 25 des tourillons 15 et 16 du vilebrequin 14. -En entraînant en rotation le vilebrequin 14 autour deson 'axe 25 par exemple gracie à des moyens d'entratnement branchés sur l'extrémité, dépassantes de son tourillon 16, la cage 26 tourne autourde l'axe principal 7, le coulisseau 37 muni de ses pistons 35 et 36 et les coulisseaux 40 et 41 munis des pistons 3,8 et 39 se déplaçant en translation par rapport à la cage 26, les tourillons 22 et 23, 24 décrivant des segments de droite de telle sorte que par tours de la cage 26, chaque piston 35, 36, 38, 39 effectue, dans leur cylindre respectif, un cycle alternatif d1allée-retour complet. Dans une variante, on aurait très bien pu prévoir d'enraner en rotation la cage 26 par des moyens extérieurs et de laisser le vilebrequin 14 libre. Sur une partie de la demi-périphérie le long de laquelle, lors de la rotation de la cage 26, les pistons 35, 38, 36, 39 passent de leur point mort haut à leur point mort bas, la paroi périphérique 33 du carter 2 présente une lumière 42 débouchant dans une tubulure d'admission 43 tandis que sur une partie de l'autre demi-périphérie dù carter 2 le long de laquelle, lors de la rotation de la cage 26, les pistons 35, 38, 36, 39 passent 'de leur point mort bas à leur point mort haut, la paroi périphérique 3 du carter 2 présente une lumière 44 qui communique avec une tubulure d'échapr pement 45. Il s'es.uit que lors de la rotation de la cage 26, comme on l'a yu précédemment, le fluide se trouvant dans la tubulure d > admission 43 egt transféré vers la tubulure d'échappement 45 par 1 t intermédiaire des chambres à volume variable délimitées par les cylindres 31, 32, 33 et 34 et leurs pistons 35, 38, 36 et 39. En se reportant maintenant aux figures 3 et 4, on va maintenant décrire un moteur repéré d'une manière générale par la référence 46. Comme on peut le voir, ce moteur 46 comprend un car-. ter 47 légèrement différent du carter 2 du compresseur 1 représenté sur les figures 1 et 2 mais comprend à l'intérieur de ce carter 47, un mécanisme identique à celui du compresseur 1, En effet, comme précédemment, le moteur 46 présente un premier vilebrequin formé deux bouts d'arbre 48 et 49 fixés sur les parois latérales 50 et 51 du carter 47, un vilebrequin 52 porté par les bouts d'arbre 48 et 49 de manière excentrée, une cage 53 présentant quatre cylindres 54, 55, 56, 57 en étoile dans lesquels sont respectivement disposés des pistons 58, 59, 60, 61, les pistons opposés 58 et 60 étant reliés par un coulisseau 62 dont la partie médiane est montée sur le maneton central 63 du vilebrequin 52 tandis que les deux pistons opposes 59 et 61 sont reliés par deux coulisseau 64 et 65 dont les parties médianes sont respectivement montées sur des manetons 66 et 67 du vilebrequin 54. Le vilebrequin 52 présente, comme précédemment, un tourillon 68 traversant le bout d'arbre 49 pour s'étendre vers l'extérieur. La cage 53 est montée libre en rotation à l'intérieur du carter47. Au début de sa zone périphérique le long de laquelle les pistons 58, 59, 60 et 61 passent de leur point mort haut à leur point mort bas, la paroi périphérique 69 du carter 46 présente une lumière 70 débouchant dans une tubulure d'admission de mélanges ou gaz de combustion, à la suite de cette lumière 70, une ouverture sensiblement radiale 72 dans laquelle est montée une bougie 73. Comme dans l'exemple précédent, le carter 47 presente, sur une partie de sa zone périphérique le long de laquelle les pistons 58 à 61 pissent de leur point mort bas à leur point mort haut, une lumière 74 débouchant dans une tubulure d'échappe.ment 75. Lors de la rotation de la cage 53, chacun des pistons 58 à 61 passent devant la lumière 70 de telle sorte que la chambre de - combustion de ce piston dont le volume augment se remplit du mélange ou gaz de combustion introduit par exemple par injection puis passe devant la bougie 73 Q le mélange ou gaz de combustion est enflammé, Grâce à l'expansion du mélange ou gaz de combustion, le piston est repoussé vers son peint mort bas, ce qui provoque-l'entralnement en rotation de la cage 53 et du vilebrequin 52 de telle sorte que de l'énergie est disponible sur le tourillon 68 du vilebrequin 52. La cage 53 poursuivant sa rotation, le piston passe de son point mort bas à son point mort haut en évacuant par la lumière 74 et la tubu- lure 75 les gaz de combustions Comme dans tsus les moteurs à combustion interne, le moteur 46 doit entre, au démarrages entraîné par un moyen d'entraS- nement en rotation qui entraîne en rotation soit la cage 53 soit le vilebrequin 52. La présente invention ne se limite aux exemples cidessus décrit. Bien d'autres variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention défini par les revendications annexées. RXV, E0DIC,A,TA;NS 1. Dispositif de conversion de mouvement permettant de transformer en un mouvement de rotation le mouvement de translation d'au moins un piston dans un cylindre, ou inversement, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier vilebrequin présentant un axe principal, un deuxième vilebrequin présentant au moins un tourillon monté tournant sur ledit premier vilebrequin~selon un axe décentré par rapport à son axe principal, et au moins un coulisseau monté sur un maneton du second vilebrequin et portant au moins un piston mobile en translation dans un cylindre ménagé dans une cage, la distance entre l'axe du maneton et l'axe du tourillon du deuxième vilebrequin étant égale à la moitié de la distance entre l'axe excentré du premier vilebrequin et son axe principal, le mouvement relatif du maneton du deuxième vilebrequin étant un cercle de rayon 1/2 tournant dans un cercle de'rayon i déterminé par le premier vilebrequin de telle sorte que le maneton du deuxième vilebrequin est apte à décrire un segment de droite et que ledit coulisseau se déplace en translation par rapport à ladite cage le long de ce segment de droite. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier vilebrequin est fixe tandis que ladite cage est montée libre en rotation autour de l'axe principal dudit premier vilebrequin et que le tourillon dudit deuxième vilebrequin constitue un organe de rotation d'entrée ou de sortie. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier vilebrequin est fixe tandis que ledit deuxième vilebrequin est monté libre en rotation selon l'axe décentré du premier vilebrequin et que ladite cage est montée tournante selon l'axe principal dudit premier vilebrequin et constitue un organe de rotation d'entrée ou de sortie. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite cage est fixe tandis que ledit second vilebrequin est libre en rotation autour de l'axe décentré du premier vilebrequin et que ledit premier vilebrequin constitue un organe de rotation d'entrée ou de sortie. 5. Dispositif selon l'une des reyendicatiQs 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite cage est montée tournante dans un carter présentant des lumieres d'admission et d'échappement de gaz pour la chambre à volume yariable délimitée par ledit. cylindre et ledit piston mobile. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit coulisseau porte deux pistons opposés mobiles en translation dans deux cylindres opposés de ladite cage 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par -le fait qu't comprend plusieurs coulisse aux montés sur des manetons différents que comporte ledit second vilebrequin et portant des paires de pistons-opposés mobiles en transi lation dans des cylindres en étoile de ladite cage. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendicas tions précédentes, caractérisé par le fait que ledit premier vilebrequin comprend deux parties distinctes placées à distance, parties qui portent les deux tourillons d'extrémité dudit second vilebrequin et entre lesquels les manetons de ce second vilebrequin sont placés5 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-. tions précédentes, caractérisé par le fait qu'il constitue un comprend seur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-. tions caractérisé par le fait qu'il constitue un moteur.