Brevet FR2658241A1 — publié le 19910816

L'invention concerne un système permettant d'obtenir, sur un moteur à combustion interne à quatre temps, la réal isa- tion du cycle sur un seul tour de vilebrequin. Sur les moteurs à combustion interne à quatre temps riotam- ment, la réalisation du cycle s'effectue sur deux tours de vilebrequin, par I'intermédiaire du traditionnel sys tème bielle-manivelle qui exige un aller et retour du piston pour obtenir 1 a rotation sur un seul tour du vilebre- quin. il résulte de cette situation des irrégularités du couple transmis et des efforts d'inertie parasites perturbant I équilibrage du moteur. Une réduction de rapport 0,5 doit être introduite dans la transmission de la rotation du vilebrequin aux arbres a cames assurant la distribution, ce qui complique la ciné- matique du moteur et fragilise celui-ci. Pour une cylindrée déterminée, la puissance fournie est limitée par les efforts d'inertie maximums susceptibles d'être supportés par les pistons. Par ai i leurs, cette recherche d'augmentation de la puis- sance massique par accroissement de la vitesse de rotation du v i lebrequin nécessite I'interposition d'un dispositif de réduction important, compte-tenu des vitesses de rota- tion à transmettre aux roues, et entraene une usure très rapide des ensembles cylindre-pistons. Les moteurs rapides exigent une surveillance étroite et permanente du nombre de tours de vilebrequin, compte-tenu du fait que, comme nous l'avons évoqué plus haut, l'en- semble biel le-pistons est, aux régimes élevés, au voisi- nage de la limite de rupture, puisque la recherche de puis- sance est obtenue à ce prix. Onconna t déji un dispositif permet tant d'obtenir, sur un moteur à quatre temps, a réa lisation du cycle sur un seul tour de vilebrequin (demande de brevet français n 2.622 251) Ce dispositif, qui a pour but d'augmenter le rendement des moteurs à combustion interne et d'en simp i- fier la construction, se caractérise principalement en ce qu'il comporte une bielle orbitale, montée sur le maneton oblique d'un vilebrequin, reli ée au piston par 1 ' intermé- diaire d'une bielle auxiliaire Le fonctionnement de ce système exige le remplacement de I 'axe de rotation classi- que, re liant le piston à la bie le, par une rotule permet- tant le déplacement orbitale de la bielle auxiliaire ' ce qui complique 1 a construction, fragilise 1 a liaison bielle-pistons et génère des poussées axiales cycliques importantes sur le vilebrequin susceptibles de provoquer des vibrationspréjud iciab les à la tenue des pa liers de vi- lebrequin. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients Cette invention, telle qu'ele se caractérise, ré- sout le problème consistant à créer un nouveau système de transformation du déplacement linéaire des pistons d'un moteur à combustion interne en rotation d'un arbre, per- mettant de faire correspondre deux allers et retours d'un piston à un seul tour de l'arbre. Le système, permettant d'obtenir, sur un moteur à combus- tion interne à quatre temps, a réa lisation du cycle sur un seul tour de v i ilebrequ i N ou, sur un moteur à deux temps, 1 a réa lisa t i on de deux cycl es surun seul tour, se caractérise principalement ence qu'il est constitué d'une manivelle, dont le maneton est monté l ibre en rotation dans le coulis- seau d'une glissière articu 11 e par rapport 6 un axe soli- daire du fond du carter moteur, ou d'un traverse solidaire du bloc moteur, et par rapport à 'extrémité d'une biel- lette, elle-mêmearticulée par rapportà 'axe dupiston se déplaçant dans un cylindre selon une course C prédétermi- nee. Pour un rayon R de manivelle fixé, la longueur X de la biel- lette et la longueur Y de la glissière sont déterminees pour que, lorsque le piston est au point mort bas, la mani- velle forme un angle droit avec la glissiere articu- lée. La distance D de 'axe d'articulation de la gl issière par rapport à la base du cylindre est réglable. Le coulisseau est solidarisé la glissière articu 11 e par l'intermédiaire d'une rainure. Les avantages obtenus grâce a cette invention consistent essentiellement en ceci qu'elle permet, sur un moteur a combustion interne à quatre temps, la réalisation complète du cycle correspondant en un seul tour de vilebrequin, ce qui offre la possibilité d'obtenir des puissances massi- ques élevées, pour des vitesses de rotation restant très en deçà de celles maximums permises par les caractérristiques mécaniques des pièces en mouvement et tout particul ière- ment des pistons Les rendements seront, par ailleurs, amé 1 iorés, du fait d'une meill eure évacuation des gaz bru- lés, d'un meilleur remplissage et d'une meilleure combus- tion, du fait d'un quasi doublement du temps représenté par chacune de ces opérations, ceci pour une même vitesse de rotation du vilebrequin Par ailleurs, la possibilité de faire varier la distance de l'axe d'articulation de la glissière par rapport à la base du cylindre permet de modi- fier le rapport volumétrique de compression pour adapter le moteur a des utilisations particulières n'excluant pas I 'auto-a llumage (diesel) ni 'asservissement de ce ré- glage à d'autres paramètres de fonctionnement du moteur. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va suivre d'un système bielle-glis- sière-coulisseau-manivelle pour moteur à quatre temps, réa lisé sel on i ' i nven t i on, donné à titre d'exempl e non li- mitatif au regard du dessin annexé représentant une vue en coupe transversale d'un moteur a combustion interne a quatre temps équipé du système selon l'invention. Comme onle voit enexaminant endétail cette figure le vi- lebrequin 20, S i tué dans le carter 10, est relié au piston 7, introduitdans e cylindre 8, par ' i N terméd i a i re d'une manivel le 21 a maneton 22 monté I ibre en rotation dans le cou isseau 30 d'une gl issière 40 articu ée par rapport a un axe 5 sol idaire du carter 10, ou d'une traverse sol i- da i re du b 1 oc moteur, et par rapport a 'extrémité 6 1 d'une biel l ette 60, el e-même art i eu 1 ée par rapport au p i ston 7 par I ' i nterméd i a i re d' un axe 9 Le cou i sseau 30 est so I i - dar isé a a g 1 i ss i ère 40 par ' i N termédiaire d'une rainure 41. Ainsi, lorsque e p i S ton 7 sedép ace vers l e bas, i provo- que un décalage angulaire progressif de la glissière 40 qui entraîne, par I ' intermédaire du coul isseau 30, du ma- neton 22 etde la manivelle 2 l, une rotationdu vi lebrequin 20. Sous réserve que la longueur X de la bie lette 60 et cel le de la glissière 40 aient été éterminées conjointement au préalable pour que, lorsque le piston 7 est au point mort bas, la manive lle 21 forme un angledroit avec la glissière articu 11 e 40, l e vilebrequin effectue, pendant la course C du piston 7 vers le bas, une rotation d'angle obtu al- pha. Cette rotation du vilebrequin 20 se poursuit par inertie, selon unanglebé ta de 180 -alpha, lorsque lepiston 7 ef- fectue une course C pour rejoindre le point mort haut. Comme on l e vo i t, e vil ebrequ i N a al ors tourné d'un demi- tour, alors que le piston a effectué un aller et un re- tour. On imag i ne aisément que, par symé tr i e et par e f fet d' i ner- tie, lorsque le piston 7 effectue un second a 1 ler et re- tour, l e vil ebrequin e f f ectue, tout d'abord, une rota t i on d'angl e béta lors de 1 a course descendante du piston, pu i s un angle alpha complémentaire lors de la course remon- tante. Lorsque les deux a 1 lers et retours du piston 7 ont été ef- fectués sur 1 a course C, le vilebrequin a b i en al ors tourné de 360 o, soit d'un tour complet Les quatre temps du cycle Beau De Rochas sont donc bien réalisés sur un seul tour du vilebrequin. Les mêmes explications pourtraient être données pour un cycle à deux temps qui s'effectuerai t, en conséquence, sur un demi-tour. L' invention s'app I ique principalementaux combustions in- ternes à quatre ou deux temps, mais des appliecations inté- ressantes peuvent être envisagées sur les compresseurs et les pompes. Revend i cat ions. 1 Système permettant d'obtenir, sur un moteur à combus- tion interne à quatre temps, 1 a réa isat i on du cycl e sur un seul tourde vilebrequin, caractériséen ce qu' il est cons- titué d'une man i velle ( 2 1), dont le maneton ( 22) est monté i bre en rota t i on dans l e coul isseau ( 30) d'une glissi ère articulée ( 40) par rapport à un axe ( 5) sol idaire du fond du carter moteur ( 10), ou d'une traverse, et par rapport à 1 'extrémité (O 1) d'une biellette,60), elle-même articu- 1 e par rapport à I 'axe ( 9) du p i ston ( 7 ?) se dép la ant dans un cylindre ( 8) selon une course C prédéterminée. 2 Sys tèmese i on la revend i cation 1, carac térisé ence que, pour un rayon R de manive ll e ( 21) fixé, la l ongueur X de 1 a biel lette ( 60) et la longueur Y de la gl issière ( 40) sont déterminées pour que, lorsque le piston ( 7) est au point mort bas, la manivelle ( 21) forme un angle droit avec la glissière articulée ( 40). 3 Système seon la revendi cation 1, caracteris é en ce que e coul isseau ( 30) est sol idaris é à la g 1 iss i ère arti cu 1 ée ( 40) par I ' i N terméi diaire d'une ra i nure ( 41). 4 Système se on 1 a revendica t i on 1, carac tér i se en ce que la distance D de I 'axe ( 5) d'articulation de 1 a g 1 issière ( 40) par rapport à la base du cylindre est réglable.