Brevet FR2716248A1 — publié le 19950818

ORGANE DE TRANSMISSION PERMETTANT DE TRANSFORMER LE MOUVEMENT RECTILIGNE ALTERNATIF EN MOUVEMENT CIRCULAIRE La présente invention concerne un moteur thermique du type de celui qui transforme l'énergie calorifique produite par la combustion d'un mélange gazeux carburé, en une énergie mécanique de mouvement et concerne plus particulièrement un organe de transmission permettant de transformer le mouvement rectiligne alternatif de l'ensemble piston-bielle en un mouvement circulaire. Hormis le moteur à piston rotatif dans lequel une roue dentée entraîne une autre roue dentée (l'excentrique de l'arbre moteur), l'organe de transmission permettant de transformer le mouvement rectiligne alternatif des pistons d'un moteur à explosion, en un mouvement de rotation est constitué par un arbre coudé qui, monté articulé avec les bielles des pistons, est plus communément appelé vilebrequin. Ce vilebrequin coopère avec les autres organes de transmission classiques d'un véhicule, à savoir: - l'embrayage qui assure la liaison (qu'on peut interrompre) entre le moteur et la boîte à vitesse, - la boîte à vitesse qui permet au moteur et aux roues tractrices de tourner à des vitesses adaptées aux circonstances et au terrain, - et le différentiel qui permet aux roues de tourner à des vitesses différentes dans les virages. L'objet de la présente invention est l'étude d'un nouveau concept de l'organe de transmission aux lieu et place du vilebrequin afin de transformer le mouvement rectiligne alternatif de l'ensemble piston-bielle d'un moteur thermique en un mouvement circulaire qui sera appliqué à l'arbre moteur de sortie assurant l'entraînement des roues tractrices. Selon la caractéristique principale de l'invention, ce nouveau concept de réalisation de l'organe de transmission repose sur l'utilisation d'un levier monté mobile sur un point d'appui et agencé de telle sorte qu'une de ses extrémités puisse coopérer avec le pied de la bielle de l'ensemble piston-bielle et que l'autre de ses extrémités puisse embrayer dans une roue d'entraînement calée sur ledit arbre moteur de sortie. Grâce à cette configuration particulière de l'invention, le pied de la bielle du piston agit directement sur une extrémité du levier qui bascule autour de son point d'appui de manière à ce que son extrémité opposée décrive un arc de cercle, lequel mouvement circulaire sera automatiquement emprunté par la roue d'entraînement dans laquelle est embrayée ladite extrémité. En associant judicieusement au levier de transmission de l'invention, les différents ensembles piston-bielle d'un moteur à explosion en fonction de leurs différentes phases de leur cycle de fonctionnement à savoir, l'admission, la compression , la combustion du mélange gazeux carburé et la détente des gaz issus de cette combustion, la roue d'entraînement et son arbre de sortie y associé seront alors animés d'un mouvement rotatif continu. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le point d'appui sur lequel est articulé le levier est confondu avec l'axe de la roue d'entraînement sur lequel est calé l'arbre de sortie du moteur, de telle sorte que le pied de la bielle exerce directement sur ladite roue d'entraînement, une force tangentielle. En faisant varier le point d'application du pied de la bielle le long du bras de levier relié à l'axe de la roue d'entraînement, il sera possible d'obtenir une modulation de l'effort moteur de l'ensemble piston-bielle avec pour effet immédiat de faire varier la vitesse de rotation de la roue d'entraînement Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le point d'appui sur lequel est articulé le levier est distinct de l'axe de la roue d'entraînement sur lequel est calé l'arbre de sortie du moteur. Ce levier se compose donc de deux bras; le premier étant délimité entre le point d'appui et le point d'application du pied de la bielle et le deuxième entre le point d'appui et l'extrémité embrayant et/ou débrayant dans la susdite roue d'entraînement Le deuxième mode de réalisation présente un grand avantage dans la mesure où il autorise une variation des longueurs des deux bras de levier, par une simple modification de la position du point d'appui le long d'un axe théorique passant par l'axe de la roue d'entraînement et le point zéro de l'ensemble piston-bielle. Cette variation des longueurs des bras de levier et plus précisément de celle du bras délimité entre le point d'appui et la roue d'entraînement est de pouvoir moduler l'amplitude du mouvement circulaire donnée à l'extrémité de ce même bras embrayant dans la susdite roue d'entraînement Considérant que la course du piston de l'ensemble piston-bielle est fixe, grâce notamment au libre coulissement du pied de la bielle sur son bras de levier, une autre des caractéristiques importantes de l'invention est de prévoir un ajustement de la longueur du deuxième bras du levier pour que son extrémité puisse toujours embrayer la roue, quel que soit le positionnement du point d'appui sur lequel est articulé le levier. Pour ce faire, le bras de levier situé entre le point d'appui et la roue est réglable en longueur de manière à ce que ladite extrémité décrive le même arc de cercle, quel que soit le positionnement dudit point d'appui. En outre, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'extrémité du bras de levier destinée à embrayer et/ou à débrayer dans la roue d'entraînement est guidée dans une coulisse adoptant la forme d'un arc de cercle. Cette coulisse de guidage est montée mobile afin d'assurer l'embrayage de l'extrémité dudit bras dans la roue d'entraînement lorsqu'elle se rapproche de cette dernière et son débrayage lorsqu'elle s'éloigne de celle-ci. Selon une variante de l'invention, il est possible de prévoir une variation radiale des points d'embrayage et/ou de débrayage de la roue d'entraînement de telle sorte que l'extrémité du bras de levier puisse évoluer radialement sur ladite roue tout en modulant la longueur du bras de levier la reliant audit point d'appui. Le principe fondamental de l'invention venant d'être évoqué ci-dessus dans sa forme la plus élémentaire, d'autres caractéristiques et d'autres avantages de la présente invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit, donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé, un mode de réalisation d'un moteur à explosion utilisant ce principe. La figure porte par ce dessin est une vue schématique d'un système moteur mettant en application l'utilisation de l'organe de transmission respectant les concepts fondamentaux de l'invention. Ce système moteur, tel que représenté sur le dessin comporte: - un ensemble piston-bielle 10, - un organe de transmission constitué par un levier 20, - une roue d'entraînement 30 reliée à l'ensemble piston-bielle 10 par l'organe de transmission 20. Le piston 11 et la bielle 12 de l'ensemble piston-bielle évoluent classiquement dans leur cylindre (non représenté) pour l'accomplissement des différentes phases d'admission, de compression, de combustion et de détente du moteur à explosion, et ce selon un mouvement alternatif rectiligne que symbolise la flèche à double sens V. Ce mouvement rectiligne alternatif V est également suivi par le pied de la bielle 12 qu'illustre la référence D selon un débattement linéaire entre une position haute illustrée par la référence D' et une position basse illustrée par la référence D". Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le pied de la bielle, représenté au point D sur le dessin dans une position intermédiaire dite "point zéro", est monté coulissant (flèche T) le long du levier 20, sur son bras 21 situé entre ledit ensemble piston-bielle 10 et un point d'appui B sur lequel le levier 20 est monté articulé. La course (flèche V) du pied de la bielle 12 entre son point haut D' et son point bas D" est guidée dans une coulisse rectiligne (non représentée) disposée dans un plan vertical, de telle sorte que le mouvement rectiligne alternatif du pied de la bielle 12 selon la flèche à double sens V soit maintenu constant dans un plan vertical, quels que soient les déplacements T du bras de levier 21 à l'intérieur du pied de ladite bielle. Les différents développements V du piston 11, suivis par la bielle 12 entre le point haut D' et le point bas D" selon un mouvement alternatif vertical ont pour objet de faire basculer le levier 20 autour de son point d'appui B de telle sorte que l'extrémité C du deuxième bras de levier 22 (portion du levier 20 délimitée entre le point d'appui B et la roue d'entraînement 30) décrive une trajectoire (flèche à double sens R) en forme d'arc de cercle selon une expansion angulaire délimitée entre un point bas C' correspondant au point haut D' du pied de la bielle 12 et un point haut C' correspondant au point bas D" dudit pied. Avantageusement et selon une des dispositions principales de l'invention, l'extrémité C (référence correspondante au point zéro D du pied de la bielle 12) du bras de levier 22 est conformée pour pouvoir embrayer et/ou débrayer dans la roue d'entraînement 30, laquelle est calée en son centre sur l'arbre de sortie A du système moteur. Ainsi lorsque le piston 1 1 est au point haut E' dans son cylindre, le pied de bielle 12 au point haut D', l'extrémité du bras de levier 22 considérée en son point bas C' embraye alors dans la roue d'entraînement 30, de telle sorte que la descente (flèche V) du piston 1 1 de l'ensemble pistonbielle 10 (sous l'effet de l'explosion) vers son point bas E" entraîne le pied de sa bielle 12 vers son point bas D", lequel provoque le basculement du levier 20 autour de son point d'appui B faisant décrire à l'extrémité opposée du bras de levier 22, un arc de cercle R qui la projette en son point haut C", tout en emmenant dans son mouvement la rotation (flèche r) de la roue d'entraînement 30. A cette position haute C', l'extrémité du bras de levier 22 débraye de la roue d'entraînement 30, de telle sorte que la remontée du piston 1 1 de l'ensemble piston-bielle 10 vers sa position haute E' entraîne son pied de bielle 12 vers sa position haute D' et l'extrémité du bras de levier 22 vers son point bas C' pour repartir pour un autre cycle d'embrayage dans la roue d'entraînement 30. Afin d'assurer le débrayage au point C' et l'embrayage au point C' de l'extrémité C du bras de levier 22 dans la roue d'entraînement 30, ladite extrémité C est guidée dans une coulisse en arc de cercle 31 destinée à se rapprocher de la roue 30 lorsqu'elle est située au point C' (où elle doit embrayer) et à s'éloigner de celleci au point C" où elle doit débrayer. Ces cycles d'embrayage et de débrayage du bras de levier 22 sont asservis avec les positions haute E' et basse E" du piston 11 de l'ensemble piston-bielle 10. ll est à noter que cette coulis se en arc de cercle 31 adopte le même rayon de courbure que celui de la roue d'entraînement 30, de manière à pouvoir assurer le guidage des déplacements de l'extrmi C du bras de levier 22 quelle que soit la distance "d" séparant l'arbre A de la roue d'entraînement 30 du point d'appui B sur lequel est monté basculant le levier 20. Suivant une caractéristique de l'invention, le bras de levier 22 est réglable en longueur de manière à ce que son extrémité C puisse évoluer dans son guide 31 quelle que soit cette distance "d". Considérant que la position de l'arbre de sortie A du système moteur ci-dessus décrit sur lequel est calée la roue d'entraînement 30 est fixe, il est donc permis de jouer sur la distance "d" en modifiant la position du point d'appui B de telle sorte que le mouvement circulaire R décrit par l'extrémité C du bras de levier 22 ait son amplitude modifiée tout en conservant le même rayon de courbure. Dès lors, pour un même mouvement rectiligne alternatif vertical V du piston 11 de l'ensemble piston-bielle 10, il est possible de moduler l'amplitude du mouvement circulaire R de l'extrémité C en jouant sur le positionnement du point d'appui B, le long d'un axe théorique passant par l'axe de la roue d'entraînement A et le point zéro D de l'ensemble piston-bielle 10. Ainsi, en rapprochant le point d'appui B de l'arbre A, on réduit l'amplitude du mouvement circulaire R et en éloignant le point d'appui B de l'arbre A, on augmente l'amplitude du mouvement R. La modification du positionnement du point d'appui B du levier 20 aura donc pour conséquence de faire varier la vitesse de rotation r de la roue d'entraînement 30, faisant ainsi office de boîte à vitesse automatique. On comprend que l'organe de transmission, qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple cidessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée. 10 . . Ensemble piston-bielle 11..... Piston 12 Bielle 20 . Levier 21 Premier bras de levier 22 Deuxième bras de levier 30... Roue d'entraînement 31 Coulisse en arc de cercle pour le guidage de l'extrémité C du bras de levier 22 Flèche V. ... Mouvement rectiligne alternatif de l'ensemble piston-bielle 10 Flèche R ... Mouvement circulaire de l'extrémité C du bras de levier 22 Flèche r ... Mouvement de rotation de la roue d'entraînement 30 Flèche T Mouvement de translation du bras 21 à l'intérieur du pied de bielle 12 Distance séparant l'arbre A du point d'appui B REVENDICATIONS 1. Organe de transmission permettant de transformer le mouvement rectiligne alternatif (flèche V) de l'ensemble piston-bielle (10) d'un moteur, en un mouvement circulaire (flèche R) appliqué à un arbre de sortie (A), CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par un levier (20) monté mobile sur un point d'appui (B) et agencé de telle sorte qu'une (D)de ses extrémités puisse coopérer avec le pied de la bielle (12) de l'ensemble piston-bielle (10) et que l'autre (C) de ses extrémités puisse embrayer et/ou débrayer dans une roue d'entraînement (30) calée sur ledit arbre de sortie (A). 2. Organe de transmission selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit point d'appui (B) du levier (20) est distinct de l'arbre (A) de la susdite roue d'entraînement (30). 3. Organe de transmission selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit point d'appui (B) du levier (20) est confondu avec l'arbre (A) de la susdite roue d'entraînement (30). 4. Organe de transmission selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit pied de la bielle (12) de l'ensemble piston-bielle (10) est monté coulissant (flèche T) sur le bras de levier (21), délimité entre le point d'appui (B) du levier (20) et ledit pied de bielle (12). 5. Organe de transmission selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le bras de levier (22) délimité entre le susdit point d'appui (B) et la susdite roue d'entraînement (30) est réglable en longueur de manière à ce que l'extrémité (C) dudit bras qui embraye et/ou débraye dans la roue d'entraînement (30) puisse décrire un arc de cercle (flèche R) adoptant le même rayon de courbure que celui de ladite roue (30), quelle soit la distance (d) séparant l'arbre de sortie (A) sur lequel est calée la susdite roue (30) dudit point d'appui (B). 6. Organe de transmission selon les revendications 1, 2 et 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'extrémité (C) du bras de levier (22) destinée à embrayer et/ou à débrayer dans la roue d'entraînement (30) est guidée dans une coulisse (31) adoptant la forme d'un arc de cercle de même rayon de courbure que celui de la roue d'entraînement (30), afin d'autoriser un débattement (flèche R) de ladite extrémité entre son point bas (C') et son point haut (C"). 7. Organe de transmission selon les revendications 1, 2, 4, 5 et 6 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la position du point d'appui (B) du levier (20) est monté variable le long d'un axe théorique passant l'arbre (A) de la roue d'entraînement (30) et le point zéro de la bielle (12) de l'ensemble piston-bielle (10). 8. Organe de transmission selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le bras de levier (22) délimité entre le susdit point d'appui (B) et la susdite roue d'entraînement (30) est réglable en longueur par variation radiale des points d'embrayage et/ou de débrayage de la roue d'entraînement (30) de manière à ce que l'extrémité (C) puisse évoluer radialement sur cette dernière. 9. Organe de transmission selon les revendications 5 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la susdite coulisse (31) est montée mobile de manière à assurer un rapprochement vers la roue (30), de l'extrémité (C) du bras de levier (21) lorsque celleci embraye au point bas (C'), et un éloignement de ladite roue lorsque ladite extrémité débraye au point haut (C").