Brevet FR2710949A1 — publié le 19950414

Conceptions nouvelles de pompes, de comprésseurs, de moteurs à 2temps et à 4temps, liées impérativement à l'utilisation toute nouvelle d'un cadre à manche rond et à fenêtre rectangulaire pour convertir le mouvement rectiligne en mouvement circulaire. L'énoncé précédente constitue le titre de l'invention. Son contenu indisociable préfigure les caractéristiques et conséquences techniques induites et imbriquées qui constituent le système appelé aussi - l'invention. Principalement caractérisé par l'action d'un CADRE équipé d'une FENETRE RECTANGULAIRE dont les moteurs actuels sont dépourvus. Applicable notamment aux moteurs et pompes conçus avec un piston Cette invention se caractérise dans sa nouveauté par le fait que le piston et la bielle sont unis de façon rigide, la bielle étant fixée au cadre de façon rigide, le cadre étant muni à ses extrémités de talons fixés de façon rigide. Cette invention se caractérise donc par le fait que le piston, la bielle, le cadre et les talons forment un tout rigide, sans aucune articulation. Ces 4 éléments peuvent être usinés en une seule pièce ou assemblés par des boulons. De ce fait au lieu de se limiter au procédé actuel qui consiste à compresser dans le carter l'air neuf de balayage, on peut désormais, selon l'invention, compresser cet air dans le bas du cylindre, entre le piston et la face inférieure interne du cylindre. De ce fait, il devient évident qu'on peut aussi, selon l'invention et désormais, utiliser un piston creux qui renferme - Soit l'air compressé de balayage - Soit, en double volume, le mélange air plus carburant compressé fortement au taux voulu - Soit l'air compressé fortement en double volume, au taux voulu, avant injection du carburant dans le haut du cylinre. La compression toujours se faisant pendant la course descendante du piston. Les dessins annexés des planches 1/3, 2/3 et 3/3 accompagnés d'une nomenclature, pages 6, 7 et 8 illustrent l'invention. La manivelle - ou vilebrequin (2) si plusieurs cylindres - comporte à une extrémité le volant habituel d'entrainement (1) monté sur l'axe moteur, et à l'autre extrémité un roulement à bille (3) . Ce roulement à bille vient loger dans la fenêtre (7) du cadre (6) dans laquelle il doit rouler ou glisser, et a son plan paralèlle à celui du volant. Le diamètre extérieur du roulement à bille est légèrement inférieur à la largeur de la fenêtre du cadre, selon figures 4, 5 et 8 La surface interne du cadre, c'est à dire celle de la fenêtre, en contact avec le roulement à bille peut être munie de coussinet (9) figure 3 Quand l'ensemble du système est en mouvement, La manivelle - ou vilebrequin si plusieurs cylindres - et donc le volant, tournent; le roulement à bille glisse ou roule dans la fenêtre du cadre à la fois paralèllement et perpendiculairement au déplacement du piston, lequel est fixé au cadre. A l'aspiration, et concernant le moteur à 4TEMPS, le roulement à bille glisse ou roule sur la glissière ou coussinet inférieur de la fenêtre (9) figure 3 , le cadre étant tiré vers le bas par le roulement à bille Les talons (8) font partie des extrémités du cadre. On peut fixer sur les talons : cylindre ou piston d'une pompe auxiliaire (45) figure 5 et 8, dispositif de commande ( par exemple une tige-poussoir (14) pour commander l'injecteur ). On peut concevoir le cadre et les talons avec des sections diverses (rond, carré, rectangulaire). Les extrémités du cadre, qu'on peut concevoir sans talons, doivent être guidées et maintenues dans des guides-glissières (15) fixées au carter (17) figure 5 CONCERNANT LE GRAISSAGE PISTON-CYLINDRE. figure 5, 6 et 7 A la périphérie du piston se trouvent habituellement des sillons pour y loger les segments d'étanchéiété (36) Un sillon (23) obturé en un point (20) est réservé pour la circulation de l'huile de graissage (16) . L'huile passe dans une canalisation (21) fixée à l'intérieur ou à l'extérieur du talon (8) , du cadre (6) , et à l'intérieur de la bielle rigide (5) , puis entre la paroie du cylindre-moteur (30) et du sillon (23). Puis repart dans un autre canal (22) dans les mêmes conditions vers la réserve dans le carter. Deux clapets (13) figure 5 et (18) figure 6 permettent de maintenir l'huile dans son circuit quand cesse l'action de la pompe à huile (10 et 12) . Le cylindre (12) de la pompe à huile baigne dans le réservoir et est fixé au carter immobile (17) Le piston creux (10) de cette pompe, muni d'un clapet (13) anti-retour, est fixé cadre mobile. Le piston creux vient s'engager dans le cylindre (12) , forçant l'huile à circuler à partir de l'embout (11) En bout du circuit de retour un clapet (18) maintenu fermé par un ressort (19) ne s'ouvre que sous la poussée de l'huile en amont. La pompe peut être quelconque, fixée à l'extérieur du carter et reliée à la tuyauterie du cadre par un flexible. CONCERNANT LE COMPRESSEUR D'AIR NEUF. figure 8 Les figures 5, 6, 7 et surtout 8 donnent un apperçu d'un compresseur auxiliaire (45) dont le cylindre (43) est fixé au carter, et dont le piston creux (44) muni de clapets anti-retour (37A) aux deux faces, est relié de façon rigide au cadre (6) par la tige creuse (5A) du piston. L'air aspiré alternativement par les deux orifices d'admission (28A) équipés de valves (29A), et compressé, passe dans le piston creux (44) puis dans la tige creuse (SA) munie de clapets (29B) puis dans un tuyau (24) fixé dans la masse du cadre ou sur le cadre, tuyau prolongé (24) figure 6 dans la bielle rigide et creuse du piston-creux-moteur (4A) figure 6 . L'air d'appoint arrive ainsi dans le piston-creux-moteur (4A) figure 5, 6, 12 et 15 , ou arrive entre la face inférieure (32) du piston (4) et le fond (30A) du cylindre-moteur (30) figure 9, 10 et 11, par la bouche d'aspiration (28) POMPES ET MOTEURS Grâce à ce système . un cadre qui permet de rigidifier la bielle, on peut utiliser l'autre partie du cylindre comme pompe à liquide ou comme compresseur d'air. Selon des modes particuliers de réalisation, au moins 3 versions du moteur 2TEMPS à injection du carbuant s'imposent, ainsi que une version de ce moteur sans injection de carburant, le mélange AIR + CARBURANT sans HUILE dans ce cas étant aspiré dans le bas du cylindre. PREMIERE VERSION SELON LES FIGURES 9 , 10 ET 11 LE PISTON (4) MONTE. En haut, dans le réduit de compression (31) figure 9, il compresse l'air frais qui recevra le carbuant par l'injecteur (25) En bas, par la bouche d'aspiration (28) munie d'un ou plusieurs clapets (29) anti-retour, il aspire un volume d'air suffisant pour le balayage des gas brûlés et pour la prochaine combustion. Si nécéssaire le supplément d'air frais se fait avec un compresseur auxiliaire (45) figure 5 et figure 8. La bougie (26) produit l'étincelle, l'explosion a lieu. LE PISTON DESCEND. Il compresse l'air frais de balayage entre sa face inférieure (32) et le fond (30A) du cylindre figure 10, mais Pas dans le carter. Le fond du cylindre étant pourvu en son milieu d'un orifice par ou passe la bielle rigide, tube rond (5) . Puis dans la figure 10, et de façon habituelle, il découvre l'orifice d'échappement (27) ; puis dans la figure 11 il découvre les canaux de transfert (33) pour le balayage vers la sortie (27) DEUXIEME VERSION SELON LES FIGURES 7, 12, 13 ET 14 Le piston (4A) est creux pour contenir l'air compréssé de balayage. Le piston est muni de trous (35) en haut entre deux anneaux d'étanchéiété (36) ; il comporte en bas un ou plusieurs clapets (37) . Le cylindre (30) est muni d'un renflement (34) qui remplace les canaux de transfert. LE PISTON MONTE. figure 12 L'air du compresseur auxiliaire (45) , selon figure 5, 6, 7 et 8, peut arriver soit dans une canalisation (24) à l'intérieur de la bielle rigide, tube rond (5) canalisation équipée de clapets (29) anti-retour et reliée à la pompe auxiliaire par un tuyau flexible, si cette pompe n'est pas montée directement sur le talon (8) ; soit par la bouche d'aspiration (28) . Donc, selon la figure 12, en même temps le clapet (29) s'ouvre pour l'aspiration de l'air frais dans le bas (30A) du cylindre, le clapet (37) du piston-moteur étant ferme. LE PTSTON CREUX DESCEND après explosion. Dans la figure 13, le clapet (37) s'ouvre pour laisser entrer l'air que compresse le piston. En descendant le piston a dégagé l'orifice d'échappement (27) . Puis dans le bas de sa course, figure 14, les trous (35) du piston se trouvent ouverts étant au niveau du renflement (34) permettant la sortie de l'air compréssé de balayage vers l'échappement (27) TROISIEME VERSION SELON LES FIGURES 15, 16 ET 17 Le piston-moteur (4A) est creux, muni de clapet (37) sur sa face inférieure et de trous (35) sur sa circonférence supérieure, entre deux sillons d'étanchéiété (36) , comme dans figures 7 et 12. Le cylindre est muni en bas d'une bouche d'aspiration (28) comportant des clapets (29) ; sa face inférieure (30A) est percée en son milieu d'un trou rond, comme dans versions 1 et 2, par ou passe la bielle rigide (5) ayant la forme d'un tuyau rond. Le cylindre comporte sur sa circonférence en haut un renflement (34) ou évidement qui remplace les canaux de transfert. Il comporte aussi en haut une fenêtre (38) orifice de l'échappement des gas brûlés et de l'admission de l'air frais de balayage - fermée ou ouverte par une seule soupape (41) . A cette ouverture vient se fixer à l'extérieur du cylindre, un tuyau. Ce tuyau renferme la tige de la soupape, l'orifice de sortie des gas brûlés (39) et un petit tuyau (40) d'amener d'air frais compréssé pour chasser les gas brûlés résiduels. LE PISTON APRES EXPLOSION EST EN BAS DE SA COURSE, figure 17. En descendant, il a compréssé dans son sein au moins le double du simple volume d'air compréssé habituellement en haut, avant ou après mélange, et la soupape (41) s'est ouverte pour l'échappement. LE PISTON REMONTE, figure 16. Par la fenêtre (38) maintenant ouverte, il chasse les gas brûlés de façon classique jusqu'à environ 3/4 de sa course et à ce moment arrive par le petit tuyau (40) un jet d'air frais compressé pour chasser le reste des gas brûlés, et la soupape (41) ferme l'ouverture. Le piston ayant continué sa montée figure 15, ses trous (35) se trouvent au niveau des renflements (34) . Les trous sont donc ouverts et laissent sortir la moitié désirée du volume d'air déjà fortement compresser. Cet air qui fuse vers la chambre d'explosion (31) , crée une turbulence favorisant le mélange au moment de l'injection (25) du carburant. L'explosion a lieu après allumage de la bougie (26) , et le cylcle recommence. UNE SOUPAPE AUTOMATIQUE DE SECURITE (42) A PRESSION D'OUVERTURE VARIABLE peut être placée dans le bas (30A) du cylindre (30) afin d'obtenir à tout moment dans le piston-creux-moteur (4A) le double de la pression normale d'air désirée; car le piston après avoir livré en haut la moitié de son volume d'air sous pression, redescent avec l'autre moitié qui devra être à nouveau complétée dans des limites raisonnables et à volonté suivant puissance désirée, grâce à la soupape (42) à CALIBRAGE VARIABLE. QATRIEME VERSION sans injecteur, qui découle directement de la TROISIEME VERSION. Selon l'agencement piston-cylindre des figures 7, 15, 16 et 17, le moteur peut fonctionner sans injection du carburant. Dans ce cas, le mélange carburant plus air est aspiré par l'ouverture d'admission (28) , dans le bas du cylindre NOMENCLATURE FIGURE 1 1 - volant d'inertie 2 - manivelle ou villebrequin 3 - roulement à bille avec diamètre extérieure légèrement inférieure à la largeur interne de la fenêtre du cadre FIGURE 2 vue de face de la figure 1 FIGURE 3 4 - piston-moteur 4A - piston-creux-moteur avec clapets et lumières 5 - bielle rigide, ou manche rond, ou tige creuse 6 - cadre 7 - fenêtre ou glissière du cadre 8 - talon 9 - coussinet de la glissière de la fenêtre du cadre FIGURE 4 assemblage en profil des figures 1 et 3 FIGURE 5 10 - piston creux de la pompe à huile fixé sur le cadre mobile 11 - départ de la tuyauterie à huile 12 - cylindre de la pompe à huile fixé au carter immobile 13 - clapet anti-retour du nO 10 14 - tige pour commandes ; poussoir d'injecteur 15 - guide-glissière des extrémités du cadre 16 - réservoir d'huile 17 - carter ( 45 - compresseur auxiliaire FIGURE 6 apperçu-coupe du piston et cylindre sens longitudinal 18 - clapet ; s'ouvrant sous la pression de l'huile retour 19 - ressort 20 - ( cloison séparateur d'huile amont-aval dans le sillon de graissage du piston-moteur, de la figure 7 21 - canal de l'huile en amont dans la bielle rigide vers le sillon de graissage du piston 22 - canal de l'huile en aval dans la bielle rigide et dans le cadre vers le réservoir d'huile 23 - sillon de l'huile de graissage à la périphérie du piston 24 - conduite de l'air neuf fourni par un compresseur auxiliaire éventuel FIGURE 7 apperçu-coupe du piston sens radial 20 - cloison séparateur d'huile amont-aval dans le sillon de graissage du piston FIGURE 8 aperçu de la disposition du compresseur auxiliaire de l'air neuf 43 - cylindre du compresseur fixé au carter immobile 44 - piston creux du compresseur fixé sur le cadre mobile FIGURE 9 25 - injecteur 26 - bougie 27 - orifice de l'échappement 28 - orifice de l'admission 29 - clapet des tuyaux 30 - cylindre moteur 30A - face inférieure du cylindre 31 - réduit de compression 32 - bas du piston 33 - canal de transfert FIGURE 12 34 - renflements remplaçant les canaux de transfert 35 - trous de transfert à la périphérie supérieure du piston 36 - segment d'étanchéiété 37 - clapet de piston FIGURE 15 38 - ouverture de l'échappement et de l'admission de balayage 39 - canal de l'échappemement 40 - canal de l'admission de l'air compréssé de balayage des gas brûlés résiduels FIGURE 17 41 - soupape de n0 38 42 - clapet de sécurité à pression d'ouverture variable FIGURE 8 43 - cylindre du compressur auxiliaire 44 - piston du compresseur auxiliaire FIGURE 5 45 - compresseur auxiliaire REVENDICATIONS 1) Moteur, pompe ou compresseur à mouvement alternatif, muni d'un piston caractérisé en ce qu'il est doté d'un CADRE (6) A MANCHE DE SECTION RONDE (5), équipé d'une FENETRE RECTANGULAIRE (7) liée au maneton d'une manivelle ou d'un vilebrequin pour convertir le mouvement alternatif en mouvement circulaire, et en ce que le piston (4), la bielle (5) en forme de manche rond, le cadre (6) et les talons (8) forment un tout rigide, sans aucune articulation, ces 4 éléments pouvant être usinés en une seule pièce ou assemblés par des boulons. 2) Moteur ou pompe selon la revendication 1, caractérise en ce que les talons (8) font partie des extrémités du cadre qui doivent être guidées et maintenues dans des guides-glissières (15) fixées au carter (17) et en ce qu'on peut fixer sur les talons : le cylindre ou le piston d'une pompe auxiliaire (45), et des dispositifs de commande ( par exemple une tige-poussoir (14) pour commander l'injecteur ). 3) Moteur ou pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la manivelle (2) ou le vilebrequin (2) porte un roulement à billes (3) qui le lie au cadre (6) et qui glisse ou roule dans la fenêtre (7) du cadre, la largeur de cette fenêtre étant de peu supérieure au plus grand diamètre de ce roulement à billes. 4) Moteur ou pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on peut compresser l'air neuf dans le bas du cylindre, entre le piston (4) et la face inférieure interne (30A) du cylindre d'où partent les canaux de transfert (33) 5) Moteur ou pompe selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise un piston-creux-moteur (4A) pour y compresser l'air neuf de balayage avec injection en haut du cylindre, soit, en double volume, y compresser l'air avant l'injection du carburant dans le haut du cylindre REVENDICATIONS ( suite soit, en double volume) y compresser le mélange air+carburant sans huile aspiré (28) dans le bas du cylindre sans injection, la compression se faisant toujours pendant la course descendante du piston. Le double volume exact, selon la puissance désirée s'obtient grâce au compresseur auxiliaire (45) et à une soupape de sécurité à pression d'ouverture variable (42). 6) Moteur ou pompe selon les revendications 5 et 1, caractérisé en ce que le piston-creux-moteur (4A) est équipé de clapets (37) sur sa face inférieure, coté compression, et de trous ou de lumières (35) situés à sa périphérie supérieure entre deux anneaux d'étanchéiété (36) et laissant sortir l'air compressé lorsqu'elles arrivent en face de l'évidement ou renflement (34) situé à la périphérie interne supérieure ou inférieure du cylindre, selon le type de moteur. 7) Moteur ou pompe selon les revendications 6 et 1, caractérisé en ce que le cylindre comporte sur sa circonférence en haut un renflement (34) ou un évidement qui remplace les canaux de transfert, et en ce qu'il comporte en haut une fenêtre (38) renfermant l'orifice d'échappement des gaz brûlés (39) et l'orifice (40) d'admission de l'air frais compressé de balayage des gaz brûlés résiduels, cette fenêtre étant ouverte ou fermée par une seule soupape (41). 8) Moteur ou pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un sillon (23) obturé en un point (20) est réservé pour la circulation de l'huile de graissage (16) qui passe dans une canalisation (21) fixée à l'intérieur ou à l'extérieur du talon (8) et du cadre (6), à l'intérieur de la bielle rigide (5), puis entre la paroi du cylindre (30) et du sillon (23), pour repartir dans un autre canal (22) dans les mêmes conditions vers la réserve (16) dans le carter, deux clapets (13) permettant de maintenir l'huile dans son circuit quand cesse l'action de la pompe à huile (10 et 12). REVENDICATIONS ( suite Le cylindre (12) de la pompe à huile baigne dans le réservoir (16) et est fixé au carter immobile (17). Le piston creux (10) de cette pompe, muni d'un clapet (13) anti-retour, est fixé au cadre mobile (6) et vient s'engager dans le cylindre (12), en forçant l'huile à circuler à partir de l'embout (11). En bout du circuit de retour, un clapet (18) maintenu fermé par un ressort (19) ne s'ouvre que sous la poussée de l'huile en amont. 9) Moteur ou pompe selon les revendications 5 et 1, caractérisé en ce qu'un compresseur auxiliaire (45), dont le cylindre (43) est fixé au carter et dont le piston creux (44) muni de clapets (37A) sur ses deux faces, est relié de façon rigide au cadre (6) par le manche creux (5A) du piston(44). L'air air aspiré alternativement par les deux orifices d'admission (28A) équipés de valves (29A), et compressé, passe dans le piston creux (44), puis dans le manche creux (5A) muni de clapets (29B), et enfin dans un tuyau (24) fixé dans la masse du cadre ou sur le cadre (6), et prolongé (24) dans le manche creux (5) du piston-creux-moteur (4A). L'air d'appoint arrive ainsi dans le piston-creux-moteur (4A), ou entre la face inférieure (32) du piston et le fond (30A) du cylindre-moteur (30) par la bouche d'aspiration (28)