Brevet FR2658561A1 — publié le 19910823

Tous les moteurs thermiques existant actuellement sur le marché possèdent un vilbrequin. Le mouvement linéaire du piston dans son alèsage est transformé en mouvement rotatif par l'intermédiaire d'une bielle qui appuie sur le maneton du vilbrequin. Dans les moteurs hyarauliques, des pistons axiaux sous la pression de l'huile, appuient successivement sur une came inclinée solidaire de l'arbre en rotation. Pour un meilleur rendement mécanique, les pistons axiaux appuient sur une came inclinée doublée d'un roulement. La came inclinée solidaire de l'arbre transforme le mouvement linéaire des pistons en mouvement rotatif de l'arbre. Dans les moteurs thermiques actuels, si l'on doit augmenter le couple de rotation et la puissance, nous sommes obligés d'augmenter la cylindrée, soit en augmentant l'alèsage ou la course des pistons, soit en augmentant le nombre des cylindres. Nous sommes toujours tributaires de la distance comprise entre l'axe du maneton et l'axe du vilbrequin qui correspond à la demi-course du piston. L'invention a pour but de pallier à cet inconvénient. Le ----I moteur thermique, suivant l'invention, est caractérisé par la présence d'une came primaire inclinée solidaire de l'arbre de rotation qui remplace le vilbrequin. Des bras de levier viennent appuyer successivement une de leur extrêmité sur le profil de la came primaire inclinée par l'intermédiaire de pistons axiaux. Sur leur deuxième extrêmité est fixé d'une façon mobile, la tête de bielle du piston thermique. Les cylindres pistons thermiques sont disposés soit parallèlement, soit perpendiculairement ou suivant un angle quelconque à l'arbre de rotation. Le bras de levier prendra une forme suivant les dispositions choisies. Conformément à l'invention, il suffit d'augmenter les rapports du bras de levier, c'est-à-dire de changer la course des pistons axiaux tout en conservant la même course des pistons thermiques pour augmenter le couple de rotation du du moteur thermique. En augmentant le rapport du bras de levier, on peut augmenter la pression sur la came primaire inclinée malgré la pression moyenne efficace des cylindres pistons thermiques constante. On peut donc augmenter le couple - du - - moteur thermique. Conformément à l'invention, on peut adapter tous les types de cylindres pistons thermiques au moteur thermique. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels la Fig. 1 est une représentation schématique du fonctionnement du ---- moteur thermique composé d'ensembles cylindres pistons du type deux temps disposés parallèlement autour de l'arbre de rotation la Fig. 2 est une représentation de l'extrêmité du bras de levier poussant sur le profil de la came primaire inclinée solidaire de l'arbre de rotation la Fig. 3 est une représentation schématique du fonctionnement du nouveau moteur thermique quatre temps la Fig. 4 est une représentation schématique de la came primaire inclinée solidaire de l'arbre de rotation supportant directement les têtes de bielles mobiles des pistons thermiques la Fig. 5 est une représentation schématique du nouveau moteur thermique comprenant plusieurs ensembles cylindres pistons opposes. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 1, le nouveau moteur thermique, conforme à l'invention, possède une came primaire inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2 sur laquelle viennent appuyer successivement des pistons axiaux 3 situés dans un barillet fixe 4. Chaque piston axial 3 correspond à un ensemble cylindre piston thermique 7 disposé soit parallèlement, Fig. 1, soit perpendiculairement, soit suivant un angle quelconque à l'arbre de rotation 2. Le bras de levier 5 prendra une forme adaptée suivant la disposition choisie. Une extrêmité du bras de levier5 vienten appui sur le piston axial 3. Sur l'autre extrêmité du bras de levier 5 vient se fixer mobile la tête de bielle 6 du piston thermique 7. Un ressort de maintien 8 permet au bras de levier 5 de toujours appuyer sur le piston axial 3, et au piston thermique 7 de revenir au point mort bas quand le nouveau moteur ne fonctionne pas. Conformément à l'invention, et suivant la Fig. 1, le nouveau moteur thermique est composé de cinq ensembles cylindres pistons thermiques 7 de type deux temps disposés parallèlement autour de l'arbre de rotation 2 suivant un angle de 720 Ce type de moteur permet de possèder autant de pression d' explosion qu'il y a de cylindres pour un tour de l'arbre 2. Quand l'explosion se produit sur le piston thermique 7, celui ci pousse par l'intermédiaire de sa bielle 6 le levier 5 qui à son tour appuie sur le piston axial 3. Suivant le rapport du levier 5, la pression exercée sur le piston axial 3 est supérieure à la pression du piston thermique 7. Suivant les explosions successives des pistons thermiques 7, les pistons axiaux 3 appuient successivement sur le profil de la came primaire inclinée 1 solidaire de l'arbre 2 possèdant un rou lement 9 pour un meilleur rendement mécanique. Les appuis successifs des pistons axiaux 3 sur le profil de la came primaire inclinée 1 engendrent le mouvement rotatif de l'arbre 2. Conformément à l'invention, il est possible d'augmenter la pression sur les pistons axiaux 3 sans modifier la course des pistons thermiques 7. I1 suffit de momifier les rapports du bras de levier 5, c'est-à-dire modifier la course des pistons axiaux 3. On augmente ainsi le couple de rotation - du moteur thermique. Suivant XTanE 1 Z eYQmD réalisation renLeqanté sur la Fig. 2, le ---- moteur thermique conforme à l'invention possède un bras de levier 5 venant appuyer son extrêmité directement sur la came primaire inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2. La came primaire inclinée 1 possède un roulement 9 pour améliorer le rendement mécanique. Les pistons axiaux, le barillet fixe et les ressorts de maintien de la Fig. 1, sont inutiles pour les ensembles cylindres pistons du type quatre temps. I1 n'est pas nécessaire que les carters de bielle et bras de levier soient indépen dants et étanches. L'extrêmité du bras de levier 5 possède deux calottes sphériques 10 et 1], pouvant pivoter sur ellesmêmes, et appuyant successivement sur le profil de la came primaire inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2 et sur le profil de la came secondaire inclinée 12 opposée parallèle et symétrique. A l'autre extrêmité du bras de levier5 est fixé mobile la tête de bielle du piston thermique. Conformément à l'invention et suite à l'explosion dans la chambre à combustion de l'ensemble cylindre piston, la bielle du piston thermique pousse sur le bras de levier 5 qui vient appuyer sur le profil de la came primaire inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2 par l'intermédiaire de la calotte sphérique 10. Les pressions successives du bras de levier 5 sur le profil de la came primaire inclinée 1 engendrent le mouvement rotatif de l'arbre 2. La remontée du piston thermique s'effectue par la poussée du profil de la came secondaire inclinée 12, parallèle et symétrique à la came primaire inclinée 1 sur la calotte sphériquell. Suivant le degré d'inclinaison des cames 1 et 12 les plaques d'appuil3 et14 subissent une légère mise en rotation. Les calottes sphériques d'appuislfl etll tournent sur leur axe respectif. Suivant le rapport du bras de levier 5, la pression sur la came primaire inclinée 1 est supérieure à la pression délivrée par l'explosion de la bielle du piston thermique. On obtient avec le ----- moteur thermique, suiv-ant l'invention, un couple de rotation - supérieur à un moteur thermique traditionnel muni d'un vilbrequin. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 3, le - moteur thermique conforme à l'invention, possède un nombre impair d'ensembles cylindre piston 7 de type quatre temps parallèles à l'axe de l'arbre de rotation 2 et disposés autour de celui-ci. La rotation de l'arbre 2 est assuré par les bras de levier 5 et 15appuyant successivement sur le profil des cames primaire 1 et secondaire12 solidaires de l'arbre de rotation 2, ensemble décrit dans l'exemple de réalisation suivant la Fig. 2. Conformément à l'invention, le ---- moteur thermique de type quatre temps possède au-dessus de la culasse 16,une roue dentée 17fixée sur l'arbre en rotation 2. La roue dentée 17 d'un diamètre D entraine trois pignons 18d'un diamètre D 2 disposés à 1200. Les trois pignons 18 entrainent une roue dentée intérieure 19 d'un diamètre de D x 2. Cette roue dentée intérieure 19. fait fonction de came circulaire. Le profil de la came circulairel9 pousse les poussoirs de soupape 20 et 21. Elle effectue, grâce au rapport de diamètre des pignons 17 et 18, un tour alors que l'arbre de rotation 2 effectue deux tours. Les axes des soupapes d'admission 20. et d'échappement 21 sont déportés afin de permettre à la came circulaire 19 de pousser successivement et séparement leur poussoir respectif. Selon une autre forme de réalisation non représentée et conformément à l'invention, la came circulaire 19 , les pignons 18 et la roue dentée 17 sont situés à l'intérieur du carter moteur. Dans cette réalisation, la came circulaire 19 agit sur des tiges de culbuteurs qui poussent les culbuteurs fixés mobiles sur la culasse. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 3 et conformément à l'invention, le moteur thermique fonctionne suivant le cycle du moteur thermique à quatre temps et possède un couple , grâce à ses bras de levier, supérieur au moteur thermique quatre temps traditionnel muni d'un vilbrequin. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 4, le ----- moteur thermique conforme à l'invention possède une came primaire inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2 sur laquelle est fixé mobile la tête de bielle 22.Cette nouvelle représentation permet de supprimer les bras de leviers représentés sur les Fig. 1, 2 et 3. Sur le pourtour de la came inclinée 1 peuvent être fixé plusieurs têtes de bielle 22 La chape 23 sur laquelle est fixé mobile la tête de bielle 22 comporte un axe 24permettant sa rotation sur ellemême suivant la configuration de la came primaire inclinée 1 pendant son évolution. Une glissière 25 permet à la chape 23 de toujours garder sa position afin que le piston thermique 7 ne tourne pas dans le cylindre 26.La came inclinée 1 vient directement en appui sur les cages extérieures des roulements 27 et 28. Les cages intérieures des roulements 27 et 28 sont solidaires de l'arbre de rotation 2 et sont inclinées par rapport à son axe. Quand l'explosion se produit sur le piston 7, celui-ci pousse par l'intermédiaire de sa bielle 22, la chape 23 entraînant la came primaire inclinée 1 qui pousse sur les roulements inclinés 27 et 28. Ce mous-emenf de poussée sur l'ensemble came 1 et profil des roulements inclinés 27 et 28 entraine en rotation l'arbre 2. Comme représentés sur les Fig. 1, 2 et 3 et conformément à l'invention, la pression exercée sur l'axe de roulement des butées à billes 27et 28 est supérieure à la pression exercée sur la chape 23 par la bielle 22, puisque la distance comprise entre l'axe de rotation de l'arbre 2 et l'axe de poussée de la bielle sur la chape 23 est plus importante que la distance comprise entre l'axe de roulement des butées à billes 27 et 28, c'est-à-dire l'axe d'appui de la came inclinée 1, et l'axe de rotation de l'arbre 2. Le -~ moteur thermique conformément à l'invention, possède un couple supérieur au moteur thermique classique équipé d'un vilbrequin. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la FIg. 5, le - moteur thermique, conforme à l'invention possède plusieurs ensembles cylindre piston opposés situés autour et parallèle à l'arbre de rotation. L'arbre de rotation possède deux cames inclinées parallèles et symétriques sur le profil desquelles viennent appuyer des bras de levier. Chaque bras de levier reçoit les têtes de bielle de deux ensembles cylindre pistons opposés et fixés de façon mobile. Cet exemple de réalisation permet d'employer des ensembles cylindres pistons de type quatre temps et de type deux temps avec admission parsoupapes. Selon une autre forme de réalisation et conforme à l'invention, l'arbre en rotation possède une came représentée sur la Fig. 4, comprenant plusieurs chapes sur lesquelles seront fixées mobiles les deux bielles opposées des ensembles cylindres pistons opposes. Cette disposition d'ensembles cylindres pistons opposés permet de réaliser un nouveau moteur thermique, conforme à l'invention, avec un encombrement réduit et compact. REVENDICATIONS 1 - Moteur thermique à 2 ou 4 temps caractérisé en ce que le mouvement linéaire des pistons thermiques est transformé en mouvement rotatif par l'intermédiaire d'une ou plusieurs came inclinée solidaire de l'arbre de rotation, les bielles des pistons thermiques agissent sur la came inclinée solidaire de l'arbre de rotation de sorte que les pressions successives du piston thermique sur le profil de la came inclinée solidaire de l'arbre de rotation engendrent le mouvement rotatif de celui-ci. 2 - Moteur thermique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre de rotation 2 possède une ou plusieurs cames circulaires inclines fixées solidairement par l'intermédiaire de un ou plusieurs roulements à billes ou à aiguilles afin d'améliorer le rendement mécanique. 3 - Moteur thermique suivant les revendications 1-2 caractérisé en ce qu'il possède des bras de levier articulés 5 sur lesquels est fixée mobile sur une de leur extrémité la tete de bielle du piston thermique et dont l'autre extrémité appuie sur la came inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2. 4 - Moteur thermique suivant les revendications 1-2-3 caractérisé en ce que les bras de levier 5 appuient une de leur extrémité sur la came inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2 par l'intermédiaire de pistons mobiles 3 et guidés dans un barillet fixe 4. 5 - Moteur thermique suivant les revendications 1-3-4 caractérisé en ce qu'un ressort de rappel 8 permet à l'extrémité du bras de levier 5 d'être toujours en appui sur la came inclinée solidaire de l'arbre de rotation 2. 6 - Moteur thermique suivant les revendications 1-2-3 caractérisé en ce que les bras de levier 5 viennent directement appuyer une de leur extrémité sur la came inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation 2, une deuxième came symétrique et parallèle 12 vient en appui sur les mêmes extrémités des bras de levier en opposition à la première camc 1, les extrémités des bras de levier 5 sont positionnés entre les deux cames inclinées 1 et 12 solidaires de l'arbre de rotation. 7 - Moteur thermique suivant les revendications 1-2-3 et 6 caractérisé en ce que les extrémités des bras de levier 5, positionnés entre les deux cames inclinées 1 et 12, possèdent deux calottes sphériques 10 et 11 opposées pouvant pivoter sur elles-mêmes permettant un meilleur rendement mécanique quand les bras de levier appuient successivement sur les cames inclinées. 8 - Moteur thermique suivant les revendications 1-2 caractérisé en ce que les têtes bielles 22 des pistons thermiques sont directement fixées d'une façon mobile sur la circonférence de la came inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation par l'intermédiaire d' un ou plusieurs roulements à billes ou à aiguilles. 8 - Moteur thermique suivant les revendications 1-2-8 caractérisé en ce que les têtes de bielles 22 directement fixées d'une façon mobile sur la circonférence de la came inclinée sont guidées afin d'empêcher la rotation de la came inclinée 1. 10 - Moteur thermique suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'une came circulaire 19 entraînée par l'arbre de rotation vient directement en appui sur les tiges ou les culbuteurs de soupapes des ensembles cylindres pistons thermiques. 11 - Moteur thermique suivant l'une quelconque des précédentes revendications/caractérise en ce que plusieurs ensembles cylindres pistons thermiques sont positionnés autour de l'arbre de rotation d'une façon opposée, les têtes de bielles de deux pistons thermiques opposés étant fixées mobiles et opposées soit sur les mêmes extrémités des bras de leviers 5 ou sur les mêmes fixations situées sur la circonférence de la came inclinée 1 solidaire de l'arbre de rotation par l'intermédiaire d'un ou plusieurs roulements 27 et 28 à billes ou à aiguilles.