Brevet FR3038340A1 — publié le 20170106

Dispositif mécanique améliorant par l'adjonction d'un balancier, le mouvement et le couple sur le vilebrequin dès l'inversion de la translation du piston à gaz comprimé. La présente invention a pour but de transformer le dispositif prévu par le, brevet d'invention référencé 0706518 n°10/37 publié sous le n° 292 1111 conçu selon deux pistons opposés solidaires d'un boitier central à translation linéaire actionné par un vilebrequin entrainé en rotation par deux biellettes compas fonctionnant selon un procédé en parallélogramme. L'invention présentée reprend le principe biellettes compas mais selon un procédé à translation circulaire permettant la réalisation d'un moteur sur la base d'un piston ou deux selon une structure allégée avec un rendement mécanique amélioré. Le dispositif présenté est caractérisé par un ensemble articulé qui comporte un volant vilebrequin dont l'arbre moteur en porte à faux est maintenu sur un palier solidaire d'un carter moteur, lequel vilebrequin est équipé d'un maneton à rotation dépendante d'un coulisseau solidaire à glissement alternatif guidé sur la tige d'un balancier à mouvement pendulaire pivotant sur un second palier du carter, lequel accompagne et transforme ses oscillations en rotation continue du vilebrequin, selon une amplitude limitée aux deux points de tangence du coulisseau dans sa circonvolution liée au vilebrequin marquant les deux points morts directionnels se répercutant sur les organes de poussée du dispositif. La cinématique précédemment décrite se caractérise par un mécanisme de mise en mouvement constitué d'un compas à deux branches inégales qui à partir de l'axe qui les réunit, la branche courte est assemblée par un axe de rotation à l'extrémité coudée du balancier opposée à son pivot, alors que la branche longue est raccordée à l'axe du maneton-coulisseau constituant la base de transformation des deux mouvements "rotatif alterné du balancier en rotatif continue du vilebrequin". Le dispositif de mise en mouvement se caractérise par un mécanisme de propulsion émanant du piston moteur prolongé par sa bielle articulée rejoignant à sa tête par un axe d'articulation la branche longue du compas décrite ci-avant en son point milieu constituant un palonnier transmettant la poussée aux éléments auquels il est relié. Le dispositif selon l'invention se caractérise par l'insertion d'un deuxième ensemble piston-bielle, orientés selon un angle d'environ cent degrés, et selon un positionnement permettant une alternance opposée des fonctions compression-détente et dont l'assemblage est réalisé par superposition sur l'axe commun en position centrale du palonnier, le procédé permettant de réaliser un moteur à deux pistons en utilisant une seule structure articulée permettant de doubler la puissance selon un ensemble allégé. La cinématique du dispositif selon l'invention est caractérisé par la rigidité de l'ensemble mécanique articulé décrit qui ne peut se déformé que par la poussée de la tête de bielle agissant sur l'axe central du palonnier qui provoque simultanément à ses deux extrémités l'articulation de la branche courte du compas et le pivotement du balancier d'une part, et la rotation du vilebrequin par son maneton coulisseau se translatant sur le même balancier pour le même pivotement constituant un bouclage mécanique deformable par la poussée exercée au deux extrémités du palonnier provoquant un couple résultant sur l'axe de ce dernier selon un moment évolutif consécutif à son éloignement avec l'axe de l'arbre moteur du vilebrequin-volant. 3038340 2 Le dispositif selon l'invention est caractérisé par la réversibilité dans son utilisation qui à partir de l'arbre moteur, l'appareil peut être utilisé en compresseur, pompe ou tout autre adaptation compatible à son mouvement. La description faite en référence aux dessins annexes constituent des éléments basiques 5 qui définissent un procédé qui améliore le rendement mécanique selon des applications conforme tels que "moteur thermique ou pneumatique et appareils réversibles". La figure 1 présente l'ensemble du dispositif montrant le développement vectoriel nécessaire à l'étude du rendement et à la compréhension de la cinématique. La figure 2 présente une coupe transversale de l'ensemble présenté Fig. 1. 10 La figure 3 est un complément de la figure 1 présentant l'adjonction d'un second piston pour un moteur à deux cylindres. La figure 4 est une coupe transversale de la figure 3 montrant le dispositif équipé du piston supplémentaire. La figure 5 représente l'étude vectorielle des couples du procédé de moteur traditionnel. 15 La figure 6 représente une superposition comparative des graphiques des deux études vectorielles. Selon la Fig: 1 le dispositif moteur est équipé d'un cylindre de combustion 1 solidaire d'un carter 2 dont le piston 3 est en liaison articulée à une bielle 4 par un axe 5 dont la tête 6 est solidaire du palonnier-compas 10 et positionné en son milieu par un axe 9 encastré dans une 20 mortaise 7. Le palonnier 10 constituant la branche longue du compas est en liaison articulé à ses deux extrémités respectives, à gauche avec le coulisseau 11 et son axe 12 prolongé constituant le maneton du volant-vilebrequin 13 et son arbre moteur 13bis pivotant en sortie de carter 2 dans un palier 21, puis la deuxième liaison en extrémité opposée du palonnier 10 en liaison articulée par 25 l'axe 18 à la branche du compas 17 se raccordant par un axe 19 avec le bec de balancier 20 bloquée sur sa tige 14 laquelle va traverser le coulisseau 11 se terminant par un oeillet de pivotement 14bis par un axe 15 s'articulant sur un palier 16 du carter 2. Il est à noter que l'amplitude angulaire choisie du balancier 20 par rapport à son pivot 15 est de 60° en coordination avec la giration Cl du volant-vilebrequin 13 partageant leurs 30 circonvolutions à l'axe 12 en deux angles actifs, l'un à 240°. Les figures 3 et 4 repésentent respectivement la vue générale et la vue de profil du dispositif complété par un deuxième ensemble piston cylindre 27 et une deuxième bielle de poussée 28 laquelle est réunie à la bielle 4 du piston 1 par un axe 9bis commun aux deux têtes de bielles obtenu par décoletage sur la bielle 28; la position et la longueur de cette bielle 28 sont 35 définies par le positionnement des cylindres respectifs 1 et 27 lesquels sont orientés selon un angle approximatif de cent degrés peur obtenir une translation inversée dans leur fonctions de compression et détente, permettant de réaliser un motéur à deux cylindres plus puissant adapté sur un seul ensemble articulé. Selon le mécanisme conçu en monocylindre et selon les figures 1 et 2 les couples 40 variables transmis par la bielle 4 sont déterminés par la poussée décroissante qui s'exerce sur 3038340 3 l'axe central 9 du palonnier 10 qui la répartit à ses extrémités sur les axes respectifs 12 du manneton de vilebrequin13 solidaire du coulisseau 11 et sur l'axe 18 de la branche du compas 17 laquelle se raccorde au balancier 14 par l'axe 19 fermant en boucle l'ensemble articulé lequel est verrouillé selon la circonvolution C4 au bec en équerre du balancier. Ainsi conçu les valeurs des 5 moments des couples selon la trajectoire angulaire F7-+F1 sont déterminés à chaque secteur de 7 à 7' ou de P à P' par les projections à l'équerre de l'axe 3 du point de giration G sur l'axe de la bielle 4 rallongée ou racourcie passant par chacun des repères de la circonvolution C2 ; les valeurs ainsi déterminées sont celles des moments qui multipliés par la poussée à chacun de ces repères détermine les couples pour le diagramme selon l'angle de 240° et le travail rendu selon le 10 même angle. Selon les figures 3 et 4 représentant un appareil à deux cylindres et pistons le processus de détermination des couples retour selon la direction F1.-->F2 présenté selon la circonvolution C2 comporte une partie courbe et linéaire évidemment empruntée par l'axe 9 et 9bis commun aux deux têtes de bielles 6 et 6bis dont les positions de 7 à 7' déterminent le parcour central du 15 palonnier 7 entravant balancier, compas et vilebrequin selon des positions mécaniquement déterminées à chaque avancé de l'ensemble ; ainsi le mouvement actif du système se détermine par des couples résultant entre l'axe central 9 et 9bis du palonnier et le point de pivotement P du balancier sur son axe 15 selon un moment dont le rapport des distances est (longueur palonnier sur éloignement du pivot T aux repères 7'0'1', 2' à 7 sur la courbe Cl>. Le résultat obtenu montre 20 que la puissance développée sur le secteur à 120° est identique que celui à 240° ce qui pourrait permettre d'envisager une poussée régulée sur le cylindre 27 ou une rotation inversée du mécanisme. Selon la figure 5, il est représenté l'étude vectorielle du procédé conventionnel qui se traduit en force de poussée provoquant un couple évolutif, sur le vilebrequin, alors que la figure 6 25 représente la superposition comparative des deux études vectorielles permettant de comparer les performances du mécanisme conventionnel avec celui du procédé selon l'inovation. REVENDICATIONS1) Dispositif mécanique pour moteur à gaz comprimé qui à partir d'un piston 3 solidaire de sa bielle 4 est caractérisé par un volant-vilebrequin 13 qu'il entraine en rotation par un axe moteur 13bis sur un palier 16 du carter 2 entrainé par un manneton 12 solidaire d'un coulisseau 11 en translation guidée par alternance sur la tige de coulissement d'un balancier 14 à mouvement pendulaire par un pivot 15 d'un palier 16 du carter 2 dont les oscillations transforment le mouvement du vilebrequin 13 en rotation active et continue. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par un mécanisme de facilitation du mouvement constitué d'un compas articulé sur un axe 18 à deux branches inégales dont la branche courte 17 se raccorde à une partie coudée 20 du balancier 14 et la branche longue 10 se raccorde à l'axe 12 solidaire du coulisseau lequel axe constitue le maneton du vilebrequin. 3) Dispositif mécanique selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un mécanisme d'entrainement moteur constitué par une bielle 4 raccordée par l'axe 9 au milieu de la branche longue 10 fonctionnant en palonnier transmettant par les axes 12 et 18 la poussée de la bielle 4 provenant du piston 3 coulissant dans la chemise 1 solidaire du carter 2. 4) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé par l'insertion d'un second corps de piston 27 disposé selon une orientation oblique par rapport au piston primaire 3, muni d'une bielle 28 raccordée à la tête de bielle 4 par un axe commun 9 bis rendant l'action de ce nouvel ensemble piston-bielle 27, 28 solidaire de la structure articulée originelle tout en ajoutant de la puissance à l'ensemble moteur. 5) Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes dont la cinématique est caractérisée par la rigidité du mécanisme (vilebrequin 13- balancier 14, 20 et compas palonnier 17 et 10) qui assemblés en boucle ne se déforme que par le déplacement du maneton-coulisseau 12 et 11 par la poussée de la bielle 4 sur l'axe central 7 du palonnier dont la trajectoire est symbolisée par la circonvolution C2 marquant à chaque secteur numéroté le moment instantané des couples moteur par rapport à l'axe 13bis du vilebrequin 13 au point G dont la somme selon la trajectoire de F2 à F1 à 240° révèle un travail mécanique très performant. 6) Dispositif mécanique selon la revendication 5 caractérisé par une cinématique modifiée pour la tranjectoire inversée C2 selon l'orientation F1 à F2 sur 120° ou les couples sectoriels numérotés de 7', 6', 5' jusqu'à 7 se déterminent selon deux moments superposés dont l'un va des secteurs précités sur la courbe C2 au point T du pivot 15 du balancier en rapport avec le second de valeur à un demi palonnier 10 comparable à un mouvement de levier en valeur projeté, pour obtenir un travail équivalent à la trajectoire à 240° permettant d'envisager une régulation de poussée indépendante sur le second piston-bielle 27, 28 ou bien une rotation inversée de l'ensemble aussi efficace.