Brevet FR2767559A1 — publié le 19990226

Nouveau dispositif mécanique permettant de transformer le mouvement alternatif des pistons d'un moteur thermique en mouvement rotatif de l'arbre moteur comportant au moins une came sur l'arbre moteur et deux roulements solidaires d'un à deux pistons. La présente invention a pour objet un dispositif mécanique permettant de transformer le mouvement alternatif des pistons d'un moteur thermique en mouvement rotatif de l'arbre moteur et un moteur équipé d'un tel dispositif. Le secteur de l'invention est le domaine de la fabrication de moteur. On connaît déjà les modes avec bielles et vilebrequins, les moteurs rotatifs avec rotor et stator. L'objectif de la présente invention est d'augmenter le couple de force, diminuer le poids, I'encombrement, les frottements, augmenter la vitesse de rotation, supprimer les lubrifications, et ainsi diminuer la pollution. Le dispositif selon l'invention permettant de transformer le mouvement alternatif d'au moins un piston Z1 ou Z2 d'un moteur thermique en mouvement rotatif de l'arbre moteur W est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une came V, une pièce de liaison sensiblement rigide Y, relie les deux pistons Z1, Z2, deux arbres T1 et T2 fixés sur la pièce Y munis chacun d'un roulements R1, R2. De préférence, la pièce de liaison Y relie solidairement les deux pistons Zl, Z2. De préférence, la pièce de liaison Y est munie de deux arbres T1 et T2 parallèles à l'arbre moteur W. De préférence, les arbres T1 et T2 portent chacun un roulement R1, R2 libre en rotation. De préférence, sur l'arbre moteur W est montée fixe au moins une came V. De préférence, le plan contenant la came V est perpendiculaire à l'arbre moteur W. De préférence, le contour Q de la came V est une courbe fermée tangente à l'ensemble des traces E1 + E2 laissées par les roulements R1, R2 pendant que l'arbre moteur W effectue une demie-rotation autour de S. De préférence, les roulement R1, R2 roulent sur le contour Q de la came V. De préférence, lorsque indifféremment un des deux pistons Zl, Z2 effectue un aller retour entre son P.M.H. et son P.M.B., la came V effectue un tour complet. De préférence, P1 est parallèle à S et à P2. De préférence, lorsque les pistons Zl, Z2 sont à mi-course entre le P.M. H. et le P.M.B. et uniquement dans cette position, P1 et P2 sont de part et d'autre de M et à égale distance de S sur une même droite L, tels que dl = d2 et D1 =D2. De préférence, S1 est parallèle à S2. De préférence, S1 et S2 sont dans un même plan perpendiculaire à S. De préférence, S1 et S2 sont de part et d'autre et à égale distance de M. De préférence, pour réaliser un moteur thermique monocylindre il suffit uniquement de supprimer indifféremment un des deux pistons Zl ou Z2. De préférence, sur une même came V peuvent rouler plusieurs paires de roulements R3, R4; R5, R6; R7, R8 appartenant respectivement à des ensembles Y', Y", Y"' et des arbres T3, T4; T5, T6; T7, T8. De préférence, plusieurs ensembles constitués de: came V, pièces de liaisons Y, Y', Y", Y"', pistons Z1, Z2; Z3, Z4; Z5, Z6; Z7, Z8, roulements R1, R2; R3, R4; R5, R6; R7, R8 et des arbres T1, T2; T3, T4; T5, T6; T7, T8 peuvent être assemblés sur un même arbre moteur W. La figure 1 représente une vue latérale de l'ensemble du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente une vue de dessus de l'ensemble du dispositif selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement l'ensemble du dispositif dans un plan perpendiculaire à S. La figure 4 représente schématiquement le déplacement des pistons et quelques traces laissées par les roulements lors de ce déplacement dans un plan perpendiculaire à S. La figure 5 représente les deux ensembles de traces laissées par les roulements lorsque l'arbre moteur effectue une demie-rotation, constituant le contour de la came dans un plan perpendiculaire à S. La figure 6 représente l'application de l'invention à un seul piston. Ce nouveau dispositif mécanique permettant de transformer le mouvement en translation alternative des pistons d'un moteur thermique en mouvement rotatif de I'arbre moteur est constitué de: Deux pistons Z1, Z2 se déplaçant en translation alternative a l'intérieur de chemises (cylindres). Ces deux pistons Z1, Z2 sont reliés entre eux sans jeu par une pièce de liaison Y en forme de 4 (quatre). Pour un monocylindre, I'arbre moteur W peut devenir un demi-arbre et la pièce de liaison est rectiligne entre les deux pistons. Il peut en être de même pour un bicylindre et même plus dans la mesure o sur l'arbre moteur W n'est montée qu'une seule came V. La liaison peut se faire par vissage ou tout autre mode connu. Il est possible d'envisager une seule pièce constituée a la fois des deux pistons Z1, Z2 et de la pièce de liaison Y. Ceci dans un but d'allégement et de simplification. Perpendiculairement, sur cette pièce de liaison Y sont montés fixes des arbres T1, T2 parallèles entre eux. Ces arbres T1, T2 portent chacun, libre en rotation, un roulement R1, R2, qu'ils soient à billes ou autre mode connu. Un arbre moteur W, libre en rotation sur des roulements ou paliers, porte une came V. Cette came V est reliée solidairement à l'arbre W soit par cannelures ou tout autre mode connu. Les chemises des pistons Z1, Z2 et les paliers de rotation de l'arbre moteur W sont maintenus par un même bloc moteur. Le axe de rotation S de l'arbre moteur W est perpendiculaire aux arbres de translation alternative Sl et S2 des pistons Z1, Z2. Sur la figure 3 sont représentés dans un même plan: S: axe de rotation de l'arbre moteur W et perpendiculaire à ce plan. P1 et P2: axe de rotation des roulements R1, R2 (correspondant avec l'axe longitudinal des arbres T1 et T2 portant ces mêmes roulements) et perpendiculaire à ce plan. Z1 et Z2: deux pistons positionnés, dans leur chemise, à mi-course entre le P.M.H. (Point Mort Haut) et le P.M.B. (Point Mort Bas). Sl et S2: deux axes parallèles de translation alternative des pistons Z1 et Z2. M: représente une droite passant part S, K1, K2. N1: représente une droite passant par P1 et perpendiculaire à M dans ce plan. N2: représente une droite passant par P2 et perpendiculaire à M dans ce plan. N: représente une droite passant part S et perpendiculaire à M dans ce plan. K1: représente le point d'intersection entre la droite M et la droite N1. K2: représente le point d'intersection entre la droite M et la droite N2. dl: représente la distance qui sépare le point K1 du axe de rotation P1. d2: représente la distance qui sépare le point K2 du axe de rotation P2. D1: représente la distance qui sépare le point K1 du axe de rotation S. D2: représente la distance qui sépare le point K2 du axe de rotation S. Afin qu'au moins un des deux pistons Zl, Z2 puissent entraîner l'arbre W en rotation par l'intermédiaire de la pièce de liaison Y, des arbres T1, T2, des roulements R1, R2 et de la came V; il convient impérativement, lorsque les pistons Z1, Z2 (ou le piston Z1 s'il n'y en a qu'un seul) sont à mi-course entre le P.M.H. et le P.M.B. et uniquement dans cette position, que P1 et P2 soient de part et d'autre de M et à égale distance de S sur une même droite L, tel que dl = d2 et D1 = D2, et il convient également, quelle que soit la position des pistons R1, R2, que S1 et S2 soient parallèles, et soient de part et d'autre et à égale distance de M et que P1 soit parallèle à S et à P2. Dans le cas d'un seul piston Z1, l'orientation de S1 est moins impérative. Le contour Q de la came V est défini par l'ensemble des traces laissées E1 + E2 par les roulements R1 et R2 lorsque l'un des deux pistons Z1 ou Z2 se déplace du P.M.H. au P.M.B. et que dans le même temps l'arbre moteur W effectue une demie-rotation autour de S. Le contour Q est une courbe fermée tangente à l'ensemble des traces E1 + E2. Ainsi, lorsque les pistons Zl et Z2 sont animés d'un mouvement alternatif d'un mode connu, ils entraînent, par l'intermédiaire de la pièce de liaison Y, les roulements R1 et R2 qui exercent alternativement une force sur le contour Q de la came V. Cette force entraîne la came V et l'arbre moteur W en mouvement rotatif. En fait, lorsque l'un des deux pistons, Z1 par exemple, au P.M.H. est repoussé par la combustion détente des gaz à l'intérieur de sa chambre, c'est le roulement R1 qui appuie sur la came V et l'entraîne en rotation avec l'arbre W. Une fois le piston Z1 arrivé au P.M.B. c'est l'inertie (emmagasinée par un mode connu) de l'arbre W qui permet a la came V de repousser le piston Z1 par l'intermédiaire du roulement R1 vers le P.M.H.: c'est le temps échappement. Arrivé au P.M.H. le roulement R2 prend le relais pour empêcher que le piston Z1 n'aille taper dans la culasse et ramener le piston Z1 vers le P.M.B. grâce à l'inertie de la came V: c'est le temps admission. Arrivé au P.M.B. le roulement R1 prend le relais pour éviter que le piston Z1 n'aille trop bas et le repousser vers le P.M.H. grâce à l'inertie de la came V: c'est le temps compression. Arrivé au P.M.H. le cycle recommence, combustion détente etc... Comme on vient de le voir dans la description ci-dessus, il est possible de faire fonctionner ce nouveau dispositif avec un seul piston afin de réaliser un moteur monocylindre. Par contre, la longueur du piston devra être plus importante afin d'avoir un meilleur guidage. Si l'on revient au modèle à deux pistons Z1 et Z2, il est possible sur une même came V de faire rouler plusieurs paires de roulements R3, R4; R5, R6; R7, R8 appartenant à d'autres ensembles pistons Z3, Z4; Z5, Z6; Z7, Z8, pièce de liaison Y'; Y"; Y"', arbres T3, T4; T5, T6; T7, T8. De même il est possible d'avoir sur un même arbre moteur W plusieurs de ces ensembles multicylindre à une came. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant de transformer le mouvement alternatif d'au moins un piston Z1 ou Z2 d'un moteur thermique en mouvement rotatif de l'arbre moteur W est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une came V, une pièce de liaison sensiblement rigide Y, relie les deux pistons Z1, Z2, deux arbres T1 et T2 fixés sur la pièce Y munis chacun d'un roulement R1, R2. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pièce de liaison Y relie solidairement les deux pistons Z1, Z2. O10 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que la pièce de liaison Y est munie de deux arbres T1 et T2 parallèles à l'arbre moteur W. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 caractérisé en ce que les arbres T1 et T2 portent chacun un roulement R1, R2 libre en rotation. /5 5- Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 4 caractérisé en ce que sur l'arbre moteur W est montée fixe au moins une came V. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 5 caractérisé en ce que le plan contenant la came V est perpendiculaire à l'arbre moteur W. 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 6 caractérisé en ce que le contour Q de la came V est une courbe fermée tangente à l'ensemble des traces E1 + E2 laissées par les roulements R1, R2 pendant que l'arbre moteur W effectue une demie- rotation autour de S. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 7 caractérisé en ce que les roulements R1, R2 roulent sur le contour Q de la came V. 9Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 8 caractérisé en ce que lorsque indifféremment un des deux pistons Z1, Z2 effectue un aller retour entre son P.M,H. et son P.M.B., la came V effectue un tour complet. - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 9 caractérisé en ce que P1 est parallèle à S et à P2, P1 et P2 étant les axes de rotation des roulements R1 et R2. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 10 caractérisé en ce que lorsque les pistons Z1, Z2 sont à mi-course entre le P.M.H. et le P.M.B. et uniquement dans cette position, P1 et P2 sont de part et d'autre de M et à égale distance de S sur une même droite L, tels que dl = d2 et D1 = D2, dl étant la distance séparant le point K1 de l'axe P1, d2 étant la distance séparant le point K2 de l'axe P2, D1 étant la distance séparant le point K1 de l'axe S. D2 étant la distance séparant le point K2 de l'axe S, et M étant la droite passant par S, K1 et K2, KI1 et K2 se trouvant respectivement sur des droites passant par les axes P1 et P2 et perpendiculaires à la droite M. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 caractérisé en ce que S1 est parallèle à S2, o S1 et S2 sont deux axes parallèles de translation alternative des pistons Z1 et Z2. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 12 caractérisé en ce /0 que S1 et S2 sont dans un même plan perpendiculaire à S. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 13 caractérisé en ce que S1 et S2 sont de part et d'autre et à égale distance de M. - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 14 caractérisé en ce que pour réaliser un moteur thermique monocylindre il suffit uniquement de /5 supprimer indifféremment un des deux pistons Zl ou Z2, 16 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 15 caractérisé en ce que sur une même came V peuvent rouler plusieurs paires de roulements R3, R4; R5, R6; R7, R8 appartenant respectivement à des ensembles Y', Y", Y"' et des arbres T3, T4; T5, T6; T7, T8, 17 Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 16 caractérisé en ce que plusieurs ensembles constitués de: came V, pièces de liaisons Y, Y', Y", Y"', pistons Z1, Z2; Z3, Z4; Z5, Z6; Z7, Z8, roulements R1, R2; R3, R4; R5, R6; R7, R8 et des arbres T1, T2; T3, T4; T5, T6; T7, T8 peuvent être assemblés sur un même arbre moteur W,