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"Dispositif de transformation de mouvement et machines (moteurs à explosion, notamment) utilisant ce dispositif"
Pour transformer un mouvement reotiligne alternatif, tel que celui d'un piston, en mouvement circulaire continu.,
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tel que celui d'un arbre, on connaît déjà. diverses solutions : a) l'organe à, mouvement rectiligne alternatif, piston, par exemple, est relié par une bielle à une manivelle ou vilebrequin solidaire de l'arbre. Cette bielle est ar- ticulée d'une part sur le piston, d'autre part sur la ma- nivelle ou vilebrequin.
Ce moyen connu présente des inconvénients et notam- ment les suivants :
1) il donne lieu à des poussées latérales qui sont transmises par les pistons, ce qui provoque l'ovalisation des cylindres, une baisse du rendement par suite des fuites, entre les cylindres et les segments, une consommation exces- sive de lubrifiant et une mauvaise tenue des segments ;
2) il ne permet pas, de façon complète, l'équili- brage des masses en mouvement, notamment pour les monocy- lindres ;
b) en se fondant sur la propriété connue qu'un point d'une circonférence roulant sans glissement dans une autre circonférence de diamètre double de la première décrit une hypocycloïde qui, dans ce cas, se confond avec un dia- mètre de la grande circonférence, on a réalisé de nombreux dispositifs qui comportent un pignon en prise avec la den- ture intérieure d'une couronne de diamètre double de celui du pignon. L'organe à mouvement alternatif est relié à ce pignon, tandis que l'organe rotatif est solidaire des élé- ments provoquant le roulement du pignon dans la couronne.
Si certains de ces dispositifs permettent de construire des moteurs ou des pompes à pistons opposés ac- couplés par une barre rigide, comportant dans sa partie médiane un anneau dans lequel tourne un excentrique, ces dispositifs connus utilisent nécessairement, comme tous ceux
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de ce type, un pignon en prise avec la denture intérieure d'une couronne.
Or, les engrenages, surtout pour les moteurs à grande vitesse de rotation, et les moteurs d'avions où une grande puissance spécifique est recherchée, sont des organes lourds, bruyants et encombrants. De plus, ils sont fragiles car les dents sont soumises à des efforts considérables.
D'autre part, si l'on supprimait ledit pignon d'engrenage dans l'un de ces mécanismes, celui-ci se trouve- rait au point mort chaque fois qu'un piston serait au milieu de sa course ; ce point mort central serait difficilement franchissable dans ces conditions et cette difficulté est susceptible de causer de graves perturbations dans la marche d'un tel mécanisme, notamment la rupture d'organes.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.
Pour faciliter les explications qui vont suivre, il a semblé nécessaire d'employer des termes tels que "solaire", "planétaire", "satellitaire" et "subsatellitaire", afin de donner une dénomination générique à certains éléments ; ces appellations, justifiées par une ressemblance existant entre les mouvements de ces éléments et ceux de quelques astres, ont conduit à donner le qualificatif "astral" au système qui fait l'objet de la présente invention par opposition au terme "classique" par lequel sera désigné le système connu qui com- porte les organes essentiels tels que piston (ou organe à mouvement alternatif), bielle et manivelle.
La présente invention a pour objet le nouveau pro- duit industriel que constitue un dispositif de transformation d'un mouvement circulaire en mouvement rectiligne-alternatif et inversement, caractérisé par les "Particularités cinéma-
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tiques", "particularités d'équilibrage", "Dispositifs de
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commande des mouvements et des vitesses angulaires", "Exem- ples de réalisation", !!Dispositifs de réduction des pressions latéra.les" et "Modes de réalisation" exposés ci-après dans les chapitres I, II, III, IV, V et VI, respectivement :
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I - "2articularités cinématiquesT1 :
On présentera d'abord le système astral sous l'as- pect d'un système idéal, le système matériel étant exposé plus loin.
Les fige de 1 à 15 représentent quelques positions schématiques, de ce système idéal, mais dans un but de clar- té, on a supprimé dans ces figures quelques éléments du sys- tème, notamment le dispositif de commande de mouvements, qui seront décrits par la suite.
Dans la. démonstration analytique faite dans le présent chapitre, on suppose que les éléments 0, P, S, T et autres, représentés sur lesdites figures, sont dans un même plan parallèle au dessin et que leurs mouvements sont effec- tués dans ce plan, les rotations étant par conséquent effec- tuées autour d'axes perpendiculaires au dessin. La rencontre de deux éléments, les coupures de trajectoires et autres conjonctures qui sembleraient pratiquement irréalisables sont dûes à l'immatérialité de ce système idéal.
Le système astral est formé par les éléments suivants : a) un centre dit solaire, b) un système dit planétaire, c) un système dit satellitaire, d) un système dit subsatellitaire
Le centre solaire (0) est considéré comme étant fixe dans l'espace.
Le système planétaire est composé de plusieurs mobiles dits planétaires (P et B) qui sont disposés autour
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du centre solaire (0) de telle façon que leurs centres de gravité gardent entre eux des positions invariables (voir, par exemple, la fig. 15). Chaque planétaire peut être, soit un planétaire simple, soit un planétaire-poids (B), soit un maître-planétaire (P). Un planétaire-poids est un élé- ment d'équilibrage, ainsi qu'on le verra plus loin ; un maître-planétaire est un planétaire qui constitue le centre d'un système satellitaire.
Le système satellitaire est composé de plusieurs mobiles dits satellites (par exemple S et A, sur la fig. 15) qui sont disposés autour du maître-planétaire précité (P) de telle façon que leurs centres de gravité gardent entre eux des positions invariables. Chaque satellite peut être soit un satellite simple (A), soit un satellite-poids, soit un mattre-satellite (S). Un satellite-poids est un élément d'équilibrage ; un maître-satellite est un satellite qui constitue le centre d'un système subsatellitaire.
Le système subsatellitaire est composé de plusieurs mobiles dits subsatellites (par exemple T et T' sur la fig.
15) qui sont disposés autour du maître-satellite précité (S) de telle façon que leurs centres de gravité gardent entre eux des positions invariables. Chaque subsatellite peut être soit un subsatellite simple, soit un subsatellite-poids ou élément d'équilibrage.
Le centre solaire comporte un axe de rotation, dit axe solaire, qui passe par son centre de gravité ; chaque planétaire (saufles planétaires-poids) comporte un axe parallèle à l'axe solaire, dit axe planétaire, et qui passe par son centre de gravité ; chaque satellite (sauf les satellites-poids) comporte un axe, parallèle à l'axe plané- taire, dit axe satellitaire, qui passe par son centre de
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gravité. Ces axes sont considérés comme étant prolongés à l'infini. (Sur la fig. 15, par exemple,'/. 0' s sont respectivement l'axe solaire du centre 0, l'axe planétaire du maître-planétaire P et l'axe satellitaire du maître-sa- tellite S).
On appelle : rayon solaire ( o p) le rayon qui, partant de l'axe solaire, aboutit à un axe planétaire ( p par exemple) ; rayon planétaire le rayon qui, partant de l'axe d'un maître-planétaire, aboutit à l'axe d'un satel- lite ( p s' par exemple) ; rayon satellitaire le rayon qui, partant de l'axe d'un maître satellite, aboutit au centre de gravité d'un subsatellite (# sT, par exemple).
Dans un système astral, les rayons solaires ont même lon- gueur que les rayons planétaires (mais cette égalité n'est pas obligatoire pour les éléments-poids) ; la longueur d'un rayon satellitaire est arbitraire.
Le système astral (fig. 15, par exemple) étant mis en mouvement, il en résulte les divers mouvements rotatifs simultanés décrits ci-après : 1er mouvement : le centre soldaire (0) tourne sur son axe de rotation ( o) dans un sens de rotation - et avec une vitesse angulaire ,o.
2ème mouvement : dans son mouvement de rotation, le centre solaire (0) entraîne tout le système planétaire dans un mouvement de rotation autour du même axe solaire ( o), ou bien inversement, tous les planétaires (P, B), dans leur mouvement de rotation autour de cet axe, entrai- nent le centre solaire (0) dans son mouvement de rotation précité. Ce mouvement de rotation du système planétaire est effectué dans le même sens ( ) préoité et avec une vitesse angulaire (@p) égale â la vitesse angulaire so- laire ( , o).
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Sème mouvement : dans son mouvement de rotation autour de l'axe solaire (#o) le maître-planétaire (P) en- traîne tout le système satellitaire dans un mouvement cir- oulaire de translation autout du même axe solaire (#o) ou bien, inversement, tous les satellites, dans leur mouvement circulaire de translation, entraînent le maître-planétaire P dans un mouvement de rotation autour de l'axe solaire (#o).
Simultanément, un mouvement relatif de rotation se produit entre ces deux systèmes (planétaire et satellitaire), l'axe de rotation de ce mouvement relatif étant l'axe (#p) du maître-planétaire (ce) ; ne considérant, dans ce mouvement relatif, que le déplacement du système satellitaire, celui- ci effectue, par rapport au système planétaire, un mouve- ment relatif de rotation dans un sens contraire à # et avec une vitesse angulaire relative (#s), qui est double de la vitesse angulaire solaire (#o).
4ème mouvement : dans son mouvement de rotation autour du maître-planétaire (P), le maître-satellite (S) en- traîne tout le système subsatellitaire dans un mouvement relatif circulaire de translation autour du même maître- planétaire (P), ou, inversement, tous les subsatellites entraînent le maître-satellite (S) dans un mouvement de rotation autour du maître-planétaire (P).
Simultanément, un mouvement relatif de rotation se produit entre ces deux systèmes (satellitaires et subsatellitaires), l'axe de ro- tation de ce mouvement relatif étant l'axe (@ s)du maître- satellite (S) ; ne considérant, dans ce mouvement relatif, que le déplacement du système subsatellitaire, celui-ci effectue par rapport au système satellitaire, un mouvement relatif de rotation dans le même sens de rotation (#) due le centre solaire (0) et avec une vitesse angulaire (@ t),
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égale à la vitesse angulaire solaire (#o).
Trois relations fondamentales ressortent des ex- plications données ci-dessus ; elles seront désignées par : @ , exprimant l'égalité entre les rayons solaires et planétaires, exprimant l'égalité entre les vitesses an- gulaires précitées, c'est-à-dire = @o = p = s/2 = t et exprimant la relation entre les sens de rotation tels ou'ils viennent d'être définis.
Dans les conditions exposées plus haut, si le cen- tre solaire est animé d'une vitesse angulaire unfforme et constante, tous les mouvements rotatifs mentionnés sont ef- fectués aussi avec des vitesses angulaires uniformes et cons- tantes, ce que l'on peut démontrer.
Dans les mêmes conditions, étant donné que le cen- tre solaire (0) entrafne tout le système planétaire, qu'un planétaire (P) de ce système entraîne tout le système satel- litaire, et qu'un satellite (S) de ce système entraîne tout le système subsatellitaire, ou inversement, et si l'on con- sidère seulement le mouvement de chaque élément par rapport à un autre élément qui l'entraîne, ou qui est entraîné par lui, on peut dire que les mouvements d'un système astral ne sont que des mouvements de rotation (absolus ou relatifs)4-
Cependant, dans les mêmes conditions précitées, on peut démontrer que tout satellite (S, SI et A, par exemple, dans la fige 11) effectue, en même temps qu'un mouvement re- latif de rotation autour de son maître-planétaire (P), un mouvement qui,
par rapport à un point fixe dans l'espace (un point fixe de l'axe solaire, #o, par exemple) est un mouvement rectiligne-alternatif, dont les trajectoires coupent l'axe solaire (#o), chaque trajectoire rectiligne ayant une longueur égale à la somme de quatre rayons solaires.
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(Dans les fige 2 et 7, L'L est la trajectoire rectiligne du satellite S).
Dans les mêmes conditions précitées, on peut dé- montrer aussi que tout subsatellite (T1, T2 et T', par exem- ple dans la fige 12) effectue, en même temps qu'un mouvement de rotation relatif autour de son maître-satellite (S), un mouvement qui, par rapport au point fixe mentionné ci-dessus est un mouvement rectiligne alternatif, dont les trajectoires rectilignes suivent des directions égales ou parallèles aux trajectoires rectilignes décrites par ce maître-satellite (S). Chaque trajectoire rectiligne d'un subsatellite a une longueur égale à la somme de quatre rayons solaires (dans la fige 11, x'x, x'ix et x'2x2 sont les droites qui coïnci- dent aveo les trajectoires rectilignes des subsatellites T, Tl et T2, respectivement. Dans les figo 2 et 7, 1'1 déter- minent la longueur de la trajectoire du subsatellite T).
Les fige 1 à 10 représentent des positions progres- sives, au cours d'un cycle, de quatre éléments (le centre solaire 0, le mattre-planétaire P, le maître-satellite S et le subsatellite T) ; néanmoins, il faut insister sur ce que les éléments représentés par ces figures ne constituent pas à eux seuls un système astral, la suppression des éléments qui le complètent ayant été faite exclusivement dans un but de clarté*
Sur la fige Il, les droites x'x. X'X et y'y repré- sentent les trajectoires reotilignes décrites, respectivement, par S, S'et A, ainsi qu'il a été dit plus haut.
Ces droites sont appelées droites "initiales" et, plus généralement, on appellera droite initiale d'un satellite la droite qui, à un instant donné, relie le oentre solaire (0), le satellite intéressé (S, par exemple) et le maître-planétaire (P) de ce satellite.
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Sur la fig. 13, on a transformé le satellite sim- ple - (indiqué sur les fig. 11 et 12) en maître-satellite qui entraîne deux subsatellites T3 et T4.
Sur la fige 14, A est un satellite-poids.
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II - Il?articularités d'équilibrage" :
Le mécanisme astral est caractérise par le fait que chacun des trois systèmes qui le composent est équilibré et que l'ensemble du mécanisme l'est également. Par exemple : .jans le système de la fige 15, on suppose que des barres rigides I, II, III, de masse négligeable, relient res- pectivement POB, SA et TT'. La barre I tourne sur l'axe so- laire (# o) ; la barre II est articulée sur la barre I en P et sur la barre III en S. On rappellera que, dans cette fige 15, le système planétaire est constitué par P, 0 et B,
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le satellitaire par A, 2 et S et le subsatellitaire par l', S etT'.
Soient :
1 - (système subsatellitaire) :
Mt' :masse de T'
Mt : masse de '1 Ms : masse de S On suppose que le centre de gravité de l'ensemble de ces trois masses est sur l'axe de rotation (#s) de ce système, et on obtient :
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li, masse concentrée en = txt.s On peut donc dire que la masse Ms du maître-satellite S s'est transformée en M1 par addition des masses Mt' et Mt.
(système satellitaire) :
Ma : masse de A
Mp : masse de P Ms : masse de S Mais on vient de voir que Ms s'est transformée en M1. Or, les masses composant ce système satellitaire sont : M1, Mp
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et Ma. On suppose que le centre de gravité de l'ensemble de ces trois masses est sur l'axe de rotation (#p) de ce sys- tème et on obtient : 3lz, masse concentrée en P = M1+Mp+Ma On peut donc dire que la masse Mp du maneton P s'est trans- formée en M2 par addition des masses M1 et Ma.
3 - (système planétaire) :
Mb = Masse de B
Mo = Masse de 0
Mp m Masse de P Mais on vient de voir que Mp s'est transformée en M2. Or, les masses qui composent de système planétaire sont : M2, Mo et Mb. On suppose que le centre de gravité de l'ensemble de ces trois masses est sur l'axe de rotation (#) de ce o système, et on obtient finalement :
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- M - Id.+10+Mb
Or, du point de vue de l'équilibrage, tout se passerait donc comme si l'ensemble général, suivant 1 , 2 , 3 , était constitué par une masse totale M, concentrée sur 1\ qui est, non seulement l'axe de l'arbre 0, mais aussi l'axe principal de tout le mécanisme.
III - "Dispositifs de commande des mouvements et des vites- ses angulaires" :
Dans la première partie de la description (chapitre
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I "Particularités cinématiques"), il a été question de cer- tains dispositifs de commande qui obligent les éléments du système astral à effectuer, dans un temps donné, les mouve- ments décrits dans ledit chapitre, l'un des buts de ces dispositifs étant de donner à certains de ces mouvements des vitesses angulaires de rotation déterminées par la relation # et des sens de rotation définis par '/..1
Les fig.
16, 17 et 18 sont trois vues (de face, de profil et en plan, respectivement) d'un système matériel @
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astral muni de ces dispositifs de commande et construit conformément à la relation , concernant l'égalité des rayons, exposée dans le chapitre I. Les lettres et chiffres de référence indiquent des organes qui jouent des rôles ana- logues à ceux des éléments désignés par les mêmes lettres ou les mêmes chiffres que sur les figures précédentes. I est un organe rigide dit "primaire", en forme d'arbre- manivelle et dont 0 est l'arbre (centre solaire) ; P est un maneton (maître-planétaire), B est un contrepoids (pla- nétaire-poids). 0 et 2 sont reliés par un bras de manivelle, et B est placé dans le prolongement de ce bras.
Il est un organe rigide dit "intermédiaire", articulé, d'une part, sur l'organe primaire (I) à l'aide du maneton-planétaire (P), et d'autre part, sur l'organe III ; cet organe intermédiaire (II) comporte sur la même face deux pivots : (maître-satellite) et A (satellite-simple) disposés diamétralement de chaque côté de l'axe ( p) du planétaire 2 ; A' est un contrepoids (satellite-poids) ; le satellite simple A, plus court que le maître-satellite S, coulisse dans la glissière IV ; le sa..- tellitesert de pivot d'articulation de cet organe inter- médiaire (II) avec l'organe III.
III est un organe rigide dit "secondaire", constitué par deux organes T et @' (sub- satellites) qui sont reliés par des tiges à un coulisseau C, dit "cadre", dans lequel est logé le pivot satellitaire S ; cet organe secondaire III coulissé dans la glissière v, la- quelle est formée par deux branches, s, Gi,parallèles à la droite initiale x'x du satellite S. La glissière IV est formée par deux branches, @g. Gd parallèles à la droite initiale y'y du satellite A.
Les deux glissières (IV et V) se rejoignent dans leur milieu, de telle façon que les sa- tellites et A coupent perpendiculairement l'axe central
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(#o), prolongé, au cours de leurs déplacements sans que l'organe secondaire (III) entre en contact avec le satellite A.
Les mouvements des organes décrits ci-dessus sont les suivants : on suppose d'abord qu'il s'agit de trans- former un mouvement rectiligne-alternatif en mouvement cir- culaire et, dans ce but, on admettre (fig. 16) que deux forces motrices alternatives, et f, de sens contraire, suivant la direction de la droite x'x, sont appliquées res- pedtivement en T et T'. On partira de la position initiale dans laquelle T, S, P, 0 se trouvent dans cet ordre sur la droite x'x (fig. 2 par analogie). La force F, appliquée en T, est transmise à S, et ces deux organes, obligés de suivre la glissière V, effectuent un mouvement rectiligne dans la direction x'x ; ce mouvement reotiligne est trans- formé en mouvement circulaire du maneton-planétaire P (donc de l'arbre 0) à l'aide de l'organe intermédiaire (II) qui agit, d'abord, à la manière d'une bielle classique.
Lorsque le satellite b et le subsatellite T se trouvent au milieu ou vers le milieu de leurs courses, c'est-à-dire lorsque le satellite S est sur l'axe central (#o) (figo 4 par analogie) ou près de cet axe, l'organe intermédiaire (II) joue le rôle d'un levier du deuxième genre, la puissance étant en S, la résistance en P et le point d'appui en un point de la glissière IV sur lequel vient appuyer le satel- lite A. Les mouvements successifs seront déduits de ceux du système idéal représenté sur les fige 1 à 10.
L'opéra- tion inverse, c'est-à-dire la transformation du mouvement circulaire de l'arbre 0 en mouvement rectiligne des subsa- tellites T et T' se comprend facilement : en effet, animé par une force motrioe rotative, 0 agit sur P qui acquiert un mouvement circulaire ; l'organe intermédiaire (II)
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transforme ce mouvement en mouvement rectiligne de S d'abord à l'aide de la glissière V ;
au passage despar l'axe #o, ou au voisinage de cet axe, l'organe intermé- diaire (II) joue le rôle d'un levier qui est alors un le- vier du troisième genre, la puissance étant en P, la résis- tance en S et le point d'appui en un point de la glissière IV sur lequel vient s'appuyer le satellite A. Les mouve- ments du satellite 4 dans la glissière IV se déduisent fa- cilement de ce qui précède, A étant solidaire de S.
Compte tenu de ce qui vient d'être exposé dans l'alinéa précédent, on peut constater que les glissières IV et V, en guidant les mouvements rectilignes-alternatifs des subsatellites T et T'et des satellites et A, com- mandent en même temps leurs mouvements relatifs circulaires, conformément aux descriptions faites dans le chapitre I, concernant les "Particularités cinématiques!!. En effet, les mouvements reotilignes-alternatifs des subsatellites et des satellites résultent des mouvements circulaires tels que décrits dans ledit chapitre 1. Or, par réversibilité, on peut obtenir ces mouvements circulaires en commandant les mouvements rectilignes.
Il convient de faire remarquer que le système astral présente, au cours d'un cycle, deux points morts, que l'on peut appeler extérieurs, analogues à ceux d'un système classique, chaque point mort coïncidant avec le commencement de chaque course reotiligne d'un organe se- condaire (III). Lorsque cet organe secondaire se trouve au milieu de sa course rectiligne, son centre satellitaire (le satellite S, par exemple), est sur l'axe central (#o) (fig* 4 par analogie) ; dans cette position, on se trou- verait en présence d'un point mort central et si l'organe
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intermédiaire (II) n'était qu'une bielle, de longueur SP, par exemple, il ne pourrait pas imprimer, dans ces conditions, un mouvement de rotation au planétaire P ;
mais en prenant appui, directement ou indirectement, sur un point fixe so- lidaire du bâti (par exemple sur un point de la glissière IV) l'organe intermédiaire (II) se transforme en un levier et fait disparaître ledit point mort central.
Les dispositifs de commande décrits dans le présent chapitre sont notamment caractérisés parce qu'ils obligent les organes satellitaires et subsatellitaires d'un système astral à effectuer les mouvements décrits plus haut dans le chapitre I et, en outre, par le fait que l'organe inter- médiaire (II), rencontrant, directement ou indirectement, un ou plusieurs points d'appui solidaires du bâti du système astral, se transforme en un levier lorsque le satellite qui sert d'articulation entre cet organe intermédiaire (II) et l'organe secondaire (III) se trouve sur l'axe central de rotation (#o) ou au voisinage de cet axe.
Ces dispositifs sont aussi caractérisés parce que le point ou les points fixes mentionnés ci-dessus, qui servent de point d'appui à l'organe intermédiaire (II) peuvent se trouver, soit sur les glissières décrites dans le présent brevet, soit sur un organe approprié fixe par rapport au bàti du mécanisme astral.
IV - "Exemples de réalisation"
Plusieurs variantes seront décrites dans le pré- sent brevet. Un premier mode de réalisation est représenté, à titre d'exemple, par les fige 19 à 25.
Sur ces figures, l'organe intermédiaire (II), re- présenté de face et de profil sur les fig. 19 et 20, prend ici une forme différente de celle qu'il avait sur les fig.
16 à 18. En effet, A1 et A2 sont, en même temps, deux
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satellites-simples et deux satellites-poids, c'est-à-dire que l'un d'eux (A1 par exemple) remplace A et A' des fig.
16 à 180 On suppose dans cet exemple (fig. 19 et 20) que A1, A2 et S ont des sections circulaires suffisamment gran- des pour que le maneton-planétaire (P) (fige 21 et 22) puisse tourillonner en même temps dans l'alésage commun à A1, A2 et S ; ces trois éléments forment solidairement un seul corps rigide, ou organe "intermédiaire" (II), renforcé par deux plaques b et b', interposées entre eux.
Les fig. 21, 22 et 23 représentent l'organe "pri- maire ' (I) constitué, dans le cas de l'exemple, par un vi- lebrequin en deux parties réunies, après montage, par un moyen quelconque approprié non représenté sur ces figures (par exemple, les deux parties du maneton étant vissées ou clavetées l'une sur l'autre.)
Les fige 24 et 25 représentent l'ensemble, vu de face et en plan : on y voit l'adaptation de l'organe inter- médiaire II à l'organe primaire I et à l'organe secondaire III, ainsi qu'à trois glissières IV1, IV2 et V. Ces trois glissières ne se rejoignent pas comme dans la fig. 160 L'organe primaire I n'est pas représenté sur la fig. 24, dans un but de clarté.
Les parties extrêmes des branches Gs et Gi de la glissière v sont plus rapprochées, l'une de l'autre, que dans la partie médiane, et forment guides pour les subsa- tellites T et T'. Dans le cas de l'exemple représenté, on a, supposé que ces parties extrêmes sont constituées par deux cylindres Cy-Cy' représentés en coupe sur les fig. 24 et 25, et que les subsatellites T et T' sont deux pistons se dé- plaçant à l'intérieur de ces cylindres. l'our plus de clarté, la glissière v n'est pas représentée sur la fige 25.
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D'autre part, chacun des satellites A1, A2 com- porte un cadre Ul, C2, respectivement, ul coulisse dans la glissière IV1 et C2 dans la glissière IV2. L'organe secon- daire (III) n'est plus ici d'une seule pièce comme dans la fig. 16 ; il est formé de deux moitiés assemblées dans le milieu du cadre u au moyen de goujons g, '. Ce cadre se déplace dans la partie médiane élargie de la glissière V (fig. 24).
Les dimensions des organes mobiles représentés sur les fig. 19 à 25, de même que celles des plaques b et b', permettent l'équilibrage de l'ensemble conformément au cha- pitre II (particularités d'équilibrage). Dans ce but, les masses des cadres C1 et C2 doivent être considérées comme ayant leurs centres de gravité sur le même axe que les satel- lites et A2.
Une autre variante est représentée par les fig. 26, 27 et 28. Sur ces figures, les satellites A1 et A2 sont réalisés d'une façon similaire à celle des satellites A1 et A2 des fig. 19 à 25, tandis que le satellite S est ana- logue à celui des fig. 16 à 18 ; les rotations des arbres 0, 0' sont synchronisées par accouplement à un arbre commun Y. Si le mécanisme représenté sur ces fige 26 à 28 devait être appliqué à un moteur, par exemple, l'arbre Y pourrait servir d'arbre moteur et d'arbre à cames en même temps, En supprimant le cylindre uy' et en remplaçant le piston T' et sa tige par un contrepoids approprié, solidaire du cadre u, on obtiendrait un mono-cylindre équilibré.
Les fig. 29 et 30 sont deux vues (de face et de profil respectivement) d'un moteur à huit cylindres, en croix, comportant seulement deux manetons calés à 360 . Chaque maneton entraîne les organes en mouvement correspondant à
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quatre cylindres, lesquels organes en mouvement sont sup- posés équilibrés indépendamment des organes entraînes par l'autre maneton. Les satellites-poids fi et A2 (fige 30), les planétaires-poids B1, B'1, B2, B'2 et le vilebrequin 0 0' ne sont pas représentés sur la fig. 29 pour la clarté du dessin. Il y a lieu de remarquer que l'on peut construi- re ce moteur sans le palier intermédiaire, un seul maneton, au lieu de deux, entraînant les huit pistons.
D'ailleurs, les deux manetons, dans le cas de l'exemple, peuvent être calés à 180 au lieu de 360 et l'on peut obtenir un équi- librage d'ensemble sans avoir recours à l'équilibrage indi- viduel de chaque groupe de quatre pistons. Ce moteur à huit cylindres peut ne comporter que six ou sept organes essentiels en mouvement, y compris le vilebrequin, suivant le mode de réalisation des manetons, un seul maneton permettant de construire d'une seule pièce les quatre organes "intermé- diaires" (huit satellites) ; le nombre d'articulations est ainsi réduit à cinq ou six, suivant le cas. Un moteur clas- sique à huit cylindres comporte généralement dix-sept organes essentiels en mouvement, y compris le vilebrequin, sans tenir compte de huit axes de piston, et le nombre d'articulations est de seize.
On peut réaliser une variante en construisant un moteur de forme semblable à la moitié du mécanisme représenté sur les fig. 29 et 30, c'est-à-dire en supprimant la partie de la droite de la fige 30. On peut obtenir ainsi un moteur deux temps, suralimenté, que la fig. 31 représente très schématiquement et qui est organisé de la manière suivante
Dans ce moteur à deux temps, les pistons logés dans les cylindres 1 et 2 (figo 31) divisent chacun de ces cy- lindres en deux parties, les parties correspondant aux faces
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extérieures des pistons (Cm1 et Cm2) constituant les cylin- dres moteurs, et les parties opposées (Cc1 et Ce. ), fermées par des parois de fond (Z1 et Z2) qui sont traversées par les tiges, constituant des cylindres dits "oomplémentaires".
Dans le cas de l'exemple, les cylindres 3 et 4 sont des cy- lindres dits "auxiliaires" (voir chapitre VI pour ces cy- lindres).
Chacun desdits cylindres 1 et 2 comporte des sou- papes non figurées (une pour l'admission, une pour l'échappe- ment, par exemple), ainsi que des lumières de balayage (non figurées) qui sont découvertes par le piston en fin de cour- se de détente.
Ce moteur, à deux temps, ainsi constitué, fonction- ne de la façon suivante :
1 - Lors de la détente des gaz brûlés en Cm1, par exemple, l'air sans mélange de gaz qui se trouve en Cc1 est comprimé : (si la chambre de compression est trop peti- te, la compression peut avoir lieu, en même temps qu'en Cc1, dans des réservoirs, ou dans des tuyères qui restent en oom- munication ouverte avec Cc1 pendant la compression),
2 - ouverture de l'échappement en Cm1 (un peu avant l'ouverture des lumières),
3 - ouverture des lumières et admission en Cm1 de l'air comprimé en Cc1 et balayage en équicourant des gaz brûlés,
4 - fermeture des lumières et de l'échappement,
5 - admission en Cm1 du mélange gazeux provenant d'un cylindre auxiliaire (3, par exemple) et dont la compres- sion était déjà commencée dans ce cylindre auxiliaire,
6 - fermeture de l'admission de mélange en Cm1 (fermeture qui coïncide avec la fin de la course de compression
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en 3, alors que le piston du. cylindre Cm1 se trouve encore à la moitié de sa course),
7 - fin de compression du mélange en Cm1,
8 - explosion et détente en Cm1, le cycle recom- mençant alors de la même manière.
Par ailleurs, ce moteur est susceptible de subir toutes les modifications caractérisées par les particulari- tés de l'invention, par exemple : les pistons des cylindres 3 et 4 peuvent être à double effet, l'air refoulé ainsi par ces cylindres pouvant être utilisé, soit pour compléter l'expulsion des gaz brûlés en Cm1 et Cm2, soit pour re- froidir l'extérieur de ces cylindres moteurs et de leurs chambres de combustion.
D'autre part, si les pistons de ces cylindres au- xiliaires étaient reliés au cadre C1 du mécanisme représenté par les fige 24 et 25, le cadre C2 pourrait être facilement utilisé pour commander les organes de distribution et d'al- lumage (voir chapitre VI au sujet des organes accessoires) ; il en résulterait une simplification par la suppression de l'arbre à cames et d'autres organes accessoires.
La fig. 32 est une vue de face d'un moteur à six cylindres, disposés d'une façon rayonnante à 60 , autour de l'axe central de rotation. Les glissières de chaque satel- lite sont représentées sur la fig. 32 par les lignes en pointillé double. Les fig. 33 et 34 représentent en élé- vation et en plan le vilebrequin de ce moteur, les deux plaques b, b' et les trois satellites S1, S2 et S3. Ces tois satellites et les deux plaques b, b' sont faits d'une seule pièce. Les plaques b, b' ont des prolongements, non représentés, qui complètent l'équilibrage. Ce moteur ne comporte que cinq organes essentiels en mouvement et quatre articulations, alors qu'un moteur classique à six cylindres
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en comporte treize et douze, respectivement.
Ledit moteur à six cylindres peut d'ailleurs ne pas comporter de glissières, les cylindres opposés assurant le guidage des cadres C1, C2 et C3. Dans ces conditions, cha- que fois qu'un effort d'explosion se produira dans un cylin- dre, un effort latéral s'ensuivra, qui tendra à appliquer le piston ayant reçu l'explosion, contre la paroi interne de son cylindre. Mais cet effort latéral se transmettra par la tige reliant le piston intéressé, d'abord au piston op- posé, puis, par l'organe "intermédiaire" monobloc (dont le satellite !il tourillonne dans le cadre C1 supposé correspon- dant au piston de l'explosion) à tous les autres pistons du moteur.
La poussée latérale du piston ayant reçu l'explo- sion se répartira ainsi entre les autres pistons, et sa valeur maximum sera très notablement inférieure à ce qu'elle aurait été si ce piston avait été relié à l'arbre moteur par un système classique de bielle et manivelle. C'est là un avantage très important de l'invention. Les tiges et cadres reliant les pistons opposés seront d'ailleurs cal- culés pour transmettre, en plus des efforts normaux, des ef- forts latéraux.
Les fig. 35 à 37 sont trois vues d'un moteur d'avion à n cylindres, à quatre temps. En réalité, ce moteur est un assemblage de plusieurs moteurs à deux cylindres opposés, qui sont disposés longitudinalement en quatre groupes 1, 2, 3, 4, deux de chaque coté d'un arbre moteur Y, chaque groupe pou- vant comporter, par exemple, six moteurs à deux cylindres opposés. Chaque rangée transversale comporte donc huit cy- lindres dans le cas de la figo 35. Chaque moteur du groupe 1 est relié à un moteur du groupe 2 de la même rangée transver- sale par un moyen approprié : par exemple des barres a, a'
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relient rigidement, ou non, le cadre C1 du satellite-poids A1 et celui du satellite-poids A2, d'une part,et le cadre C'1 du satellite-poids A'1 et celui du satellite-poids A'2, d'autre part (fig. 35 et 37).
La liaison entre les moteurs du groupe 1; et ceux du groupe 4 s'effectue de la même façon.
Dans ce moteur d'avion, la liaison des moteurs du groupe 2, d'une part, et ceux du groupe 3, d'autre part, avec l'arbre Y, peut se faire de différentes façons appro- priées, comme on l'indique plus loin au sujet des liaisons.
Toutefois, il est bon de rappeler que, dans tout moteur as- tral, la longueur du rayon de manivelle de son vilebrequin, ou longueur du rayon solaire, est égale au quart de la lon- gueur de la course d'un piston (etnon à la moitié, comme dans un moteur classique).
De ce fait, il est possible de transformer le bras de manivelle d'un vilebrequin astral en pignon d'engre- nage E (voir fig. 36 et 37) ; la, vitesse tangentielle de ce pignon est, en raison de son court diamètre, beaucoup plus petite que celle d'un pignon semblable d'un moteur classique.
En outre, la disposition parallèle des divers cy- lindres qui forment le moteur d'avion en question permet un rapprochement considérable des vilebrequins et, partant, don- ne la possibilité de relier les vilebrequins des groupes 2 et 3 à un arbre commun Y à l'aide d'un système d'engrenages de dimensions convenables, constitués par des pignons E et par des roues d'engrenages S' portées par l'arbre Y, l'effort à fournir par chaque dent de E étant abaissé par le rap- port des rayons de 1; et E' qui est, dans le cas de l'exem- ple, 0,7 environ. L'arbre Y peut être ainsi, en même temps, arbre moteur et réducteur de vitesse.
Le moteur d'avion en question peut comporter, par
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exemple, six rangées transversales de huit cylindres, soit 48 cylindres, avec une puissance de 5000 CV et, proportionnel- lement au maître-couple, une puissance de 3000 CV au mètre carré. En calant convenablement les manetons, on peut obte- nir vingt-quatre explosions par tour de vilebrequin, réguliè- rement réparties.
On a fait ressortir que chaque moteur du groupe 1 (fig. 37) est équilibré individuellement par des planétaires- poids B1, alors que chaque moteur du groupe 2 n'est équilibré que partiellement par les planétaires-poids B2. Cependant, considérant que les moteurs de chaque groupe comportent un vilebrequin commun et continu, on peut obtenir un équilibrage d'ensemble de chaque.groupe, sans avoir recours à l'équili- brage individuel de chacun des moteurs de ces groupes. Néan- moins, les quatre vilebrequins (groupes 1, 2, 3, 4) peuvent ne pas être continus, chaque moteur d'une rangée transversa- le pouvant être relié, directement ou indirectement, à l'ar- bre moteur Y indépendamment de ceux des autres rangées, et chaque moteur pouvant être équilibré individuellement.
V - "Réduction des pressions latérales" dans un système astral :
La figo 38 représente, schématiquement, un mécanisme astral ; pour faciliter les explications qui vont suivre, on a supprimé sur cette figure l'organe secondaire III, c'est-à- dire l'organe qui comporte les subsatellites T et T', les tiges et le cadre C, représentés sur la figa 16.
On consi- dère ce mécanisme à l'instant! , c'est-à-dire lorsque le satellite se trouve à proximité de l'axe central (# o), et on supposera que :
1 - la force F, représentée sur la fige 16, est appliquée directement au satellite S ( ce qui ne changera pas le principe du dispositif qui va être décrit) ;
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2 - les satellites S et A ont des sections circu- laires égales et que le diamètre de chacune de ces sections est inférieur à la distance qui sépare entre elles les deux branches de chaque glissière IV et V, cette distance étant égale pour les deux glissières ;
3 - à l'instant considéré, les centres de symé- trie de S et A se trouvent, respectivement, sur les droites x'x et y'y.
La force F, étant donc appliquée en 5 à l'instant @, S doit en transmettre l'effort au planétaire P, conformément à. ce qui a été dit dans le chapitre III ("dispositifs de commande"). Si, à l'instant @, S était en contact avec la branche Gi et prenaitappui sur celle-ci pour transmettre ledit effort à P, la décomposition de la force F donnerait naissance à une composante normale N, perpendiculaire à la face intérieure de Gi et, dans ces conditions N atteindrait des valeurs très élevées, par rapport à F, lorsque S serait près de l'axe central ( o). La conséquence immédiate serait une forte pression latérale que S exercerait sur Gi (dans un système matériel complet cette pression serait transmise par l'intermédiaire des organes interposés entre 3 et Gi, par exemple le cadre C de la fige 16).
Mais, en réalité, sous l'impulsion de il , S est obligé de pivoter sur P, supposé fixe par réaction de l'arbre 0, avec un mouvement de rotation suivant la direction de l'arc SQ (puisqu'il existe un jeu entre le satellite S et la branche Gi) ;A, solidaire de S, entraîné par ce dernier, pivote également sur P suivant la. direction de l'arc AQ' ; mais dans ces deux mouvements si- multanés, A rencontre Q',point d'appui éventuel sur la branche Gg, avant que S ait rencontré Q, point d'appui éven- tuel sur la branche Gi ;
autrement dit, S restera entre les
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deux branches Gs et Gi de la glissière V, sans contact avec ces branches, alors que Q' sera le point d'appui de la force F@ Cela résulte immédiatement du fait que l'arc 4Q' est plus petit que l'arc AQ lorsque S se trouve à proximité de l'axe central (#o), ce que l'on peut démontrer.
On peut démontrer aussi que les réactions qui résultent de la ren- contre de A avec Gg ou ' sont, dans lesdites conditions, beaucoup moins nuisibles, à plusieurs points de vue, que celles qui proviendraient de l'appui de S sur la glissière v',
Dans les conditions exposées ci-dessus, le satel- lite A n'entrera pas non plus en contact avec sa glissière IV lorsqu'il se trouvera au voisinage de l'axe oentral (#o), ce qui résulte par symétrie du même raisonnement que celui développé pour le satellite S.
Par ailleurs, en supposant que F est une force motrice rotative appliquée à l'arbre 0, on pourrait développer des raisonnements analogues et il serait possible de démontrer aussi la réduction des pres- sions latéraleso
Le dispositif décrit ci-dessus consiste donc en un moyen approprié qui empêche chaque satellite de prendre ap- pui, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs organes interposés, sur l'organe de guidage tel que la glissière dans laquelle se déplace ledit satellite ou l'organe "secondaire" qu'il relie, alors que ce satellite se trouve sur l'axe central de rotation du système astral ou au voisinage de cet axe.
Ce dispositif peut âtre réalisé de plusieurs façons appropriées, par exemple : a) en laissant subsister un jeu suffisant entre l'organe de guidage, tel que chaque glissière, d'une part, et l'organe, d'autre part, qui doit prendre appui sur cette glissière, les faces intérieures opposées de cette glissière
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restant parallèles entre elles ; b) en donnant des contours ou des profils appro- priés aux branches de chaque glissière pour obtenir, dans les parties médianes de chaque glissière, le jeu mentionné ci-dessus en a).
Il faut remarquer que le dispositif en question n'empêche pas que chaque satellite prenne appui directement ou indirectement sur sa propre glissière lorsqu'il se trouve suffisamment éloigné de l'axe central ( o) ; mais, à cet instant-la,, les pressions latérales exercées par ce satelli- te sur sa glissière ne sont plus de grande valeur par rapport à la force .1:' ou f, que ces forces soient des forces motrices rectilignes ou rotatives.
Par ailleurs, les pressions latérales exercées sur leurs glissières ou cylindres par les subsatellites (T et T' par exemple dans la fig. 25) peuvent être sensiblement ré- duites pour les raisons suivantes :
1 - les forces (F ou f) qui agissent sur un subsa- tellite suivent toujours une direction constante par rapport à la direction rectiligne suivie pratiquement par l'organe "secondaire" relié à ce subsatellite ; par conséquent, l'o- bliquité n'existant pas entre ces deux directions, la poussée latérale du subsatellite contre les parois internes de sa glissière ou de son cylindre est pratiquement nulle ou négli- geable ;
2 - le cadre (u, par exemple, dans la fig. 24) en- trant en contact avec les branches de la glissière v, dans les parties médianes de celle-ci, peut empêcher qu'un subsatel- lite (T, par exemple) entre en contact aveo les parties ex- trêmes de la même glissière (ou cylindres), à condition que le jeu donné audit subsatellite dans ces parties extrêmes
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soit suffisamment plus grand que le jeu donné au cadre en question dans les parties médianes de la glissière.
VI - "Modes de réalisation" de certains éléments utilisés dans un système astral :
Chacun des organes qui composent les mécanismes re- latifs à la présente invention peut affecter des formes et des dimensions diverses pourvu qu'il s'adapte aux condi- tions fondamentales de cette invention ; chacun de ces or- ganes peut aussi se composer d'une ou de plusieurs pièces notamment pour que le montage et l'assemblage dans les ma- chines qu'ils forment en soient facilités.
Par exemple, les fig. 39 à 41 sont trois vues d'une variante de l'organe dit intermédiaire (II) représenté sur les fig. 19 et 20. Dans le mode de réalisation des fig.
39 à 41, ledit organe intermédiaire est formé de deux pièces assemblées par un moyen approprié, par exemple à l'aide de goujons gj dont les écrous sont logés dans des cavités des pièces à assembler. De ce fait, le maneton planétaire P, qui était formé de deux pièces dans le cas des fige 21 et 22, peut être constitué par une seule pièce.
Cylindres complémentaires : Dans un moteur astral, on appellera cylindre complémentaire la partie Cc (fig. 42) d'un cylindre Uy comprise entre le piston T, les parois du cylindre uy et une paroi 3 qui sert de fond de cylindre et qui est placée entre le piston Il! et son satellite S. La tige t traverse la paroi du fond Z et l'étanchéité du cy- lindre complémentaire est obtenue à l'aide de segments lo- gés dans une boite à garnitures K, ou par tout autre moyen approprié, la paroi étant fixée au cylindre Cy d'une fa- çon étanche et par tout moyen approprié.
La boite à garnitures k peut être fixée à la paroi
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de fond Z par tout moyen approprie et être maintenue, soit par cette paroi, soit par les parois du cylindre, soit par l'une et par les autres. Cette boîte à garnitures k peut aussi faire partie intégrante de la paroi de fond Z. Un seul cylindre complémentaire peut comporter plusieurs boîtes à garnitures k.
Un tel cylindre complémentaire Cc peutêtre uti- lisé à diverses fins, par exemple :
1 - refroidissement du piston T, de sa tige et de l'intérieur du cylindre Cy. A cet effet, des orifices appropriés e et e' (fig. 42) en nombre suffisant, pratiqués dans les parois du cylindre uy et/ou dans la paroi de fond Z, permettent d'établir dans le cylindre complémentaire Cc une circulation d'air ou d'un fluide approprié, laouelle peut être produite par les seuls déplacements du piston l'intérieur de Cc. Le passage du fluide par lesdits ori- fices e, e' peut être réglé par des soupapes, tiroirs et autres moyens appropriés.
Toutefois, lorsque la circulation de fluide en uc n'a d'autre but que de renouveler l'air, ou le fluide chaud qui se trouverait en Cc, et qu'il n'est pas nécessaire de doser rigoureusement la quantité de flui- de circulant en Cc, on peut utiliser des aspirateurs et des souffleurs rotatifs, libres ou commandés ; si l'on dé- sire que le fluide chaud soit expulsé de Cc en grande ma- jorité afin d'éviter notamment des zones de stagnation près du piston T, on peut construire ce piston T et le fond Z de telle façon que leurs surfaces soient presque accouplées lorsque T se rapproche du fond Z, réduisant ainsi l'espace mort qui sépare ces deux surfaces.
On peut même créer une turbulence du fluide à l'intérieur du cylindre complémentaire Cc à l'aide d'éléments de guidage du fluide, tels que
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déflecteurs, et par tout moyeh approprié.
2 - alimentation et suralimentation des cylindres moteurs (on appellera cylindre moteur la partie (Cm) d'un cylindre Cy, par exemple (fig. 42), comprise entre les pa- rois du cylindre et la face inférieure du piston) ; à cet effet, le fluide admis dans un cylindre complémentaire (Cc) peut être transféré à un cylindre moteur (um) quelconque, soit par canal direct, soit en traversant un réservoir placé dans le circuit parcouru entre les cylindres.
Il y a lieu de remarquer que, dans un moteur astral à quatre temps, le piston T peut effectuer en Ce deux courses de compression, ou de travail, par cycle, alors qu'il n'ef- fectue qu'une course motrice en um pendant le même cycle ; les deux courses de travail en Cc peuvent être utilisées pour l'admission et le refoulement tantôt d'air, tant8t de mélange gazeux. Le fluide admis dans un cylindre complémen- taire peut être refroidi avant, pendant ou après son passage par un cylindre complémentaire, par tout moyen approprié.
Cylindres auxiliaires : Il est utile de rappeler que tous les satellites d'un mécanisme astral (et non pas tous les satellites-poids) décrivent des trajectoires rec- tilignes-alternatives. On peut donc relier certains satel- lites (A1 et A2, par exemple, des fig. 19 à 25), à des pis- tons qui, logés dans leurs cylindres respectifs, pourront être utilisés à des fins appropriées, par exemple comme compresseurs.
Les cylindres complémentaires et auxiliaires qui viennent d'être mentionnés peuvent être utilisés comme frein du mécanisme astral même dont ils font partie, si l'on règle convenablement les passages de fluide à travers leurs orifices d'admission et de refoulement.
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Cadres : Chaque cadre, par exemple C1 de la fige 32, peut avoir des profils rectangulaires, circulaires ou autres, notamment lorsque ces cadres n'exercent pas de fortes pressions latérales sur les glissières dans lesquelles ils se déplacent, ou bien lorsque les glissières des cadres n'existent pas, par exemple lorsque les organes dits se- condaires faisant partie de ces cadres, sont guidés par leurs subsatellites qui se déplacent dans des glissières constituées par des cylindres, par exemple.
Glissières : Chaque glissière peut faire partie intégrante du carter ou bâti d'un mécanisme astral ou bien y être fixée par un moyen approprié ; ses branches peuvent avoir des profils et des contours divers. Dans certaines machines, et notamment dans celles qui ne sont pas soumises à de', grands efforts, on peut supprimer les glissières des- tinées à guider les cadres, en laissant subsister les glis- sières (ou organes jouant un rôle analogue, tels que des cylindres) dans lesquelles se déplacent les subsatellites reliés à ces cadres. Par contre, dans d'autres machines où les subsatellites n'ont pas besoin de glissières (par exemple lorsque ces subsatellites ne sont pas des pistons), on peut supprimer ces glissières en laissant subsister cel- les destinées à guider les cadres des subsatellites en question.
Amortisseursde chocset de bruits , Les chocs qui se produiraient entre les glissières et les organes qui s'y déplacent, et les bruits qui s'ensuivraient, peuvent être amortis à l'aide d'amortisseurs appropriés, par exemple :
1 - chaque cadre (C, par exemple, de la fig. 43), ou une autre partie appropriée d'un organe "secondaire" peut comporter un ou plusieurs organes tels que des patins U1 interposés entre le cadre et la glissière G, le patin U1
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étant maintenu de préférence longitudinalement par le cadre C. Des ressorts appropriés, tels que des ressorts à boudin, comme Ur et Or*, des ressorts à lames ou autres, peuvent être interposés entre le cadre U et le patin U1 ; ces ressorts sont utilisés comme amortisseurs et maintiennent le patin Ul en contact avec la glissière G.
Une matière appropriée, telle que caoutchouc, cuir ou autre, peut être interposée entre le patin U1 et le cadre C ; les patins U1 peuvent être des lames de ressort ou des pièces capables de jouer un rôle analogue, maintenues par l'organe "secondaire" ;
2 - le ou les organes d'amortissement sont des che- mins de glissement, U2, qui sont interposés entre l'organe de guidage, tel que la glissière G et une partie de l'organe "secondaire", telle que le cadre C (fig. 44), U2 étant main- tenu de préférence longitudinalement par la glissière G.
Des ressorts similaires à ceux indiqués ci-dessus, par exemple ceux figurés en Cr, peuvent être interposés entre le chemin de glissement U2 et la glissière ; ils sont utilisée comme amortisseurs et maintiennent le chemin de glissement U2 en contact avec le cadre U. Une matière appropriée, similaire à celle mentionnée ci-dessus, peut être interposée entre Uz et la glissière G. Les chemins U2 peuvent être des lames de ressort, ou des pièces capables de jouer un rôle analogue, maintenues par l'organe de guidage. Chaque chemin U2 peut être formé d'une pièce ou bien de plusieurs pièces reliées ou non entre elles.
Dans le premier cas, U1 peut jouer le rôle de patin interchangeable et dans le deuxième cas, U2 peut jouer le rôle de chemin de glissement interchangeable de la glissière.
Subsatellites-pistons : uhaque subsatellite peut faire partie intégrante de l'organe secondaire ou étrerelié
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au cadre de cet organe secondaire au moyen d'une ou de plu- sieurs tiges ;chaque subsatellite peut être ainsi relié à plusieurs cadres ;chaque subsatellite peut être relié à chacune de ses tiges, soit par un moyen approprié de fixation, soit par articulation et, dans ce dernier cas, si le centre de gravité du subsatellite ainsi relié est sur l'axe de pivo- tement de celui-ci, on obtiendra un bon équilibrage du sys- tème subsatellitaire. L'axe de pivotement du piston, perpen- diculaire à l'axe longitudinal de son cylindre, peut être disposé suivant une direction quelconque.
Tout piston d'un mécanisme astral peut être nervuré, ces nervures pouvant rejoindre d'une part les cotés du piston et d'autre part chacune de ses tiges ; il peut être fermé du côté de sa face extérieure afin de former réservoir pour des matières réfrigérantes ou dans un autre but approprié. Tous les subsatellites et pistons d'un même mécanisme astral peuvent avoir entre eux des dimensions égales ou différentes, tout en conservant les conditions fondamentales du système astral, notamment en ce qui concerne l'équilibrage.
Ties : chaque tige peut faire partie intégrante de son cadre ou être fixée à ce aernier par tout moyen ap- proprié de fixation. Chaque tige peut même être reliée à son cadre par articulation, mais, dans ce cas, l'obliquité de chaque tige par rapport à son cadre est limitée par des butées ou autres organes solidaires de ce cadre afin qu'un bon équilibrage du système subsatellitaire soit conservé.
Articulations : route articulation dans un méca- nisme astral peut être réalisée de toutes les façons et par tous les moyens appropriés, par exemple : en décrivant le mécanisme représenté sur les fig. 16 à 18, on a dit que le maneton planétaire P, solidaire de l'organe primaire I,
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tourne à l'intérieur de l'organe intermédiaire II, et que le pivot satellitaire S, solidaire dudit organe II, tourne à l'intérieur de l'organe secondaire III, Ces articulations peuvent être obtenues aussi de manière inverse, comme suit : le planétaire 2 est solidaire de l'organe intermédiaire II et tourne à l'intérieur de l'organe primaire 1 ; le satellite S est solidaire de l'organe secondaire III et tourne à l'in- térieur de l'organe intermédiaire II.
Liaisons : La liaison d'un mécanisme astral avec un autre mécanisme astral peut être obtenue par tout moyen approprié, par exemple : a) le vilebrequin d'un mécanisme astral est relié à celui d'un autre mécanisme astral à l'aide d'une ou de plusieurs bielles d'accouplement ou à l'aide d'un ou de plusieurs systèmes d'engrenages ; b) un ou plusieurs organes d'un mécanisme astral sont reliés à un ou plusieurs organes de l'autre (par exem- ple, sur les fig. 35 à 37, les cadres des organes "secondai- res" d'un moteur sont reliés aux cadres d'un autre moteur).
Organes de distribution et accessoires : Les mou- vements des organes d'un mécanisme astral peuvent être uti- lisés pour commander, à l'aide de dispositifs appropriés, tels que des engrenages, les mouvements d'autres organes accessoires et de distribution, tels que des soupapes, par exemple.
Dans ce but, on peut utiliser notamment les mouve- ments rectilignes de certains éléments du mécanisme astral, tels que les cadres, par exemple : à cet effet, ces éléments du mécanisme astral peuent être munis d'un dispositif ap- proprié pour commander les mouvements desdits organes acces- soires et de distribution, par exemple : des profils, rainures, bossages, pratiqués dans un cadre, ou bien des
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pièces rapportées sur ces cadres, sont utilisés, à la ma- nière des cames pour pousser, lors des mouvements rectilignes du cadre en question, la tige d'une soupape, par exemple.
Le dispositif objet de l'invention permet de trans- former un mouvement rectiligne alternatif en mouvement cir- culaire, et inversement, sans utilisation d'engrenages lourds, encombrants et soumis à des efforts considérables, mais bien au moyen d'organes souvent peu nombreux et toujours faciles à équilibrer. Un moteur réalisé conformément à l'invention ne nécessite généralement pas de volant, ce qui permet de diminuer le poids d'un tel moteur.
Ce dispositif est susceptible de très nombreuses applications, notamment dans le domaine de la mécanique, de la construction des machines-outils, des pompes, des ma- chines à vapeur, des compressuers et des moteurs.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Device for transforming movement and machines (internal combustion engines, in particular) using this device"
To transform a reciprocating reotilinear motion, such as that of a piston, into continuous circular motion.,
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such as that of a tree, we already know. various solutions: a) the member with reciprocating rectilinear motion, piston, for example, is connected by a connecting rod to a crank or crankshaft secured to the shaft. This connecting rod is articulated on the one hand on the piston, on the other hand on the crankshaft or crankshaft.
This known means has drawbacks and in particular the following:
1) it gives rise to lateral thrusts which are transmitted by the pistons, which causes ovalization of the cylinders, a drop in efficiency due to leaks, between the cylinders and the rings, an excessive consumption of lubricant and a poor fit of the segments;
2) it does not completely balance the moving masses, in particular for single cylinders;
b) on the basis of the known property that a point of a rolling circumference without sliding in another circumference of double diameter of the first describes a hypocycloid which, in this case, merges with a diameter of the great circumference , many devices have been produced which include a pinion in engagement with the inner toothing of a crown with a diameter double that of the pinion. The reciprocating member is connected to this pinion, while the rotary member is integral with the elements causing the pinion to roll in the ring gear.
If some of these devices make it possible to construct motors or pumps with opposed pistons coupled by a rigid bar, comprising in its middle part a ring in which an eccentric rotates, these known devices necessarily use, like all those
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of this type, a pinion engaged with the internal teeth of a crown.
Now, gears, especially for high rotational speed motors, and aircraft engines where high specific power is desired, are heavy, noisy and bulky components. In addition, they are fragile because the teeth are subjected to considerable efforts.
On the other hand, if said gear pinion were removed from one of these mechanisms, the latter would be in neutral each time a piston was in the middle of its stroke; this central dead point would be difficult to cross under these conditions and this difficulty is liable to cause serious disturbances in the operation of such a mechanism, in particular the rupture of organs.
The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks.
To facilitate the explanations which will follow, it seemed necessary to use terms such as "solar", "planetary", "satellite" and "sub-satellite", in order to give a generic name to certain elements; these names, justified by a resemblance existing between the movements of these elements and those of some stars, led to give the qualifier "astral" to the system which is the object of the present invention as opposed to the term "classic" by which will be referred to as the known system which comprises the essential components such as piston (or reciprocating member), connecting rod and crank.
The object of the present invention is the new industrial product which constitutes a device for transforming a circular movement into rectilinear-reciprocating movement and vice versa, characterized by the "Cinema-specific features.
EMI3.1
ticks "," balancing features ","
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control of angular movements and velocities "," Embodiments ", !! Devices for reducing lateral pressures" and "Embodiments" described below in chapters I, II, III, IV, V and VI, respectively:
EMI4.1
I - "2 kinematic features T1:
We will first present the astral system under the aspect of an ideal system, the material system being explained later.
Figures 1 to 15 represent some schematic positions of this ideal system, but for the sake of clarity, some elements of the system have been omitted in these figures, in particular the movement control device, which will be described by the following.
In the. analytical demonstration made in this chapter, it is assumed that the elements 0, P, S, T and others, represented in said figures, are in the same plane parallel to the drawing and that their movements are performed in this plane, the rotations being consequently carried out around axes perpendicular to the drawing. The meeting of two elements, the breaks in trajectories and other conjunctures which would seem practically impossible to achieve are due to the immateriality of this ideal system.
The astral system is formed by the following elements: a) a so-called solar center, b) a so-called planetary system, c) a so-called satellite system, d) a so-called subsatellar system
The solar center (0) is considered to be fixed in space.
The planetary system is made up of several so-called planetary mobiles (P and B) which are arranged around
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of the solar center (0) in such a way that their centers of gravity maintain invariable positions between them (see, for example, fig. 15). Each planetary can be either a simple planetary, a weight planetary (B), or a master planetary (P). A planetary-weight is a balancing element, as we will see later; a planetary master is a planetary which forms the center of a satellite system.
The satellite system is composed of several so-called satellite mobiles (for example S and A, in FIG. 15) which are arranged around the aforementioned master planetary (P) in such a way that their centers of gravity keep unchanging positions between them. Each satellite can be either a single satellite (A), a weight satellite, or a master-satellite (S). A satellite-weight is a balancing element; a master-satellite is a satellite which constitutes the center of a sub-satellite system.
The subsatellite system is made up of several so-called subsatellite mobiles (for example T and T 'in FIG.
15) which are arranged around the aforementioned master satellite (S) in such a way that their centers of gravity maintain invariable positions between them. Each sub-satellite can be either a single sub-satellite or a weight sub-satellite or balancing element.
The solar center has an axis of rotation, called the solar axis, which passes through its center of gravity; each planetary (except the planetary-weight) has an axis parallel to the solar axis, called the planetary axis, and which passes through its center of gravity; each satellite (except the weight satellites) has an axis, parallel to the planetary axis, called the satellite axis, which passes through its center of
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gravity. These axes are considered to be infinitely extended. (In fig. 15, for example, '/. 0' s are respectively the solar axis of the center 0, the planetary axis of the master planetary P and the satellite axis of the master satellite S).
We call: solar radius (o p) the radius which, starting from the solar axis, ends in a planetary axis (p for example); planetary radius the radius which, starting from the axis of a master planetary, ends at the axis of a satellite (p s' for example); satellite radius the radius which, starting from the axis of a master satellite, ends at the center of gravity of a sub-satellite (# sT, for example).
In an astral system, the solar rays have the same length as the planetary rays (but this equality is not obligatory for the weight elements); the length of a satellite ray is arbitrary.
The astral system (fig. 15, for example) being set in motion, this results in the various simultaneous rotary movements described below: 1st movement: the soldier center (0) rotates on its axis of rotation (o) in one direction of rotation - and with an angular speed, o.
2nd movement: in its rotational movement, the solar center (0) drives the entire planetary system in a rotational movement around the same solar axis (o), or conversely, all the planetary (P, B), in their movement of rotation around this axis, cause the solar center (0) in its aforementioned rotational movement. This rotational movement of the planetary system is carried out in the same direction () previously mentioned and with an angular speed (@p) equal to the solar angular speed (, o).
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2nd movement: in its rotational movement around the solar axis (#o) the master planetary (P) drives the entire satellite system in a circular translational movement around the same solar axis (#o) or well, conversely, all the satellites, in their circular translational movement, drive the master planetary P in a rotational movement around the solar axis (#o).
Simultaneously, a relative rotational movement occurs between these two systems (planetary and satellite), the axis of rotation of this relative movement being the axis (#p) of the master planetary (ce); considering, in this relative movement, only the displacement of the satellite system, the latter performs, with respect to the planetary system, a relative movement of rotation in a direction opposite to # and with a relative angular speed (#s), which is double the solar angular velocity (#o).
4th movement: in its movement of rotation around the master planetary (P), the master satellite (S) drives the entire subsatellar system in a relative circular translational movement around the same master planetary (P), or, conversely, all the subsatellites drive the master satellite (S) in a rotational movement around the master planetary (P).
Simultaneously, a relative rotational movement occurs between these two systems (satellite and sub-satellite), the axis of rotation of this relative movement being the axis (@ s) of the master-satellite (S); considering, in this relative movement, only the displacement of the sub-satellite system, this one performs with respect to the satellite system, a relative movement of rotation in the same direction of rotation (#) due to the solar center (0) and with a speed angular (@ t),
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equal to the solar angular velocity (#o).
Three fundamental relationships emerge from the explanations given above; they will be designated by: @, expressing the equality between the solar and planetary rays, expressing the equality between the above-mentioned angular velocities, that is to say = @o = p = s / 2 = t and expressing the relationship between the directions of rotation as they have just been defined.
Under the conditions explained above, if the solar center is animated with a uniform and constant angular velocity, all the mentioned rotary movements are also effected with uniform and constant angular velocities, which can be achieved. to prove.
Under the same conditions, given that the solar center (0) drives the entire planetary system, a planetary (P) of this system drives the entire satellite system, and a satellite (S) of this system drives the whole subsatellar system, or vice versa, and if we consider only the movement of each element in relation to another element which drives it, or which is driven by it, we can say that the movements of an astral system are only rotational movements (absolute or relative) 4-
However, under the same conditions mentioned above, it can be shown that any satellite (S, SI and A, for example, in fig 11) performs, at the same time as a relative rotational movement around its planetary master ( P), a movement which,
with respect to a fixed point in space (a fixed point of the solar axis, #o, for example) is a rectilinear-reciprocating motion, the trajectories of which intersect the solar axis (#o), each rectilinear trajectory having a length equal to the sum of four solar rays.
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(In figs 2 and 7, L'L is the rectilinear trajectory of satellite S).
Under the same conditions mentioned above, it can also be shown that any sub-satellite (T1, T2 and T ', for example in fig 12) performs, at the same time as a relative rotational movement around its master satellite (S), a movement which, with respect to the fixed point mentioned above, is an alternating rectilinear movement, the rectilinear trajectories of which follow directions equal or parallel to the rectilinear trajectories described by this satellite master (S). Each rectilinear trajectory of a subsatellite has a length equal to the sum of four solar rays (in fig 11, x'x, x'ix and x'2x2 are the lines which coincide with the rectilinear trajectories of the subsatellites T, T1 and T2, respectively. In Figs 2 and 7, 1'1 determines the length of the sub-satellite trajectory T).
Freezes 1 to 10 represent the progressive positions, during a cycle, of four elements (the solar center 0, the planetary-master P, the master-satellite S and the sub-satellite T); nevertheless, it should be emphasized that the elements represented by these figures do not in themselves constitute an astral system, the removal of the elements which complete it having been made exclusively for the purpose of clarity *
On the fig II, the lines x'x. X'X and y'y represent the reotilinear trajectories described, respectively, by S, S'and A, as has been said above.
These lines are called "initial" lines and, more generally, the initial line of a satellite will be called the line which, at a given moment, connects the solar center (0), the satellite concerned (S, for example) and the master. -planetary (P) of this satellite.
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In fig. 13, the single satellite - (shown in fig. 11 and 12) has been transformed into a master satellite which drives two subsatellites T3 and T4.
In fig 14, A is a weight satellite.
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II - It? Balancing articularities ":
The astral mechanism is characterized by the fact that each of the three systems that compose it is balanced and the whole mechanism is also balanced. For example:. In the system of fig 15, it is assumed that rigid bars I, II, III, of negligible mass, respectively connect POB, SA and TT '. Bar I rotates on the solar axis (# o); the bar II is articulated on the bar I in P and on the bar III in S. It will be recalled that, in this freeze 15, the planetary system is constituted by P, 0 and B,
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the satellite by A, 2 and S and the sub-satellite by the, S and T '.
Are:
1 - (sub-satellite system):
Mt ': mass of T'
Mt: mass of '1 Ms: mass of S We assume that the center of gravity of all three masses is on the axis of rotation (#s) of this system, and we obtain:
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li, mass concentrated in = txt.s We can therefore say that the mass Ms of the master satellite S has been transformed into M1 by adding the masses Mt 'and Mt.
(satellite system):
Ma: mass of A
Mp: mass of P Ms: mass of S But we have just seen that Ms has been transformed into M1. However, the masses composing this satellite system are: M1, Mp
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and Ma. We suppose that the center of gravity of all three masses is on the axis of rotation (#p) of this system and we obtain: 3lz, mass concentrated in P = M1 + Mp + Ma We can therefore say that the mass Mp of the crankpin P has been transformed into M2 by the addition of the masses M1 and Ma.
3 - (planetary system):
Mb = Mass of B
Mo = Mass of 0
Mp m Mass of P But we have just seen that Mp has been transformed into M2. However, the masses that make up a planetary system are: M2, Mo and Mb. We suppose that the center of gravity of the set of these three masses is on the axis of rotation (#) of this o system, and we finally obtain:
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- M - Id. + 10 + Mb
Now, from the point of view of balancing, everything would therefore take place as if the general set, according to 1, 2, 3, were constituted by a total mass M, concentrated on 1 \ which is, not only the axis of shaft 0, but also the main axis of the whole mechanism.
III - "Angular movement and speed control devices":
In the first part of the description (chapter
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I "Kinematic particularities"), it was a question of certain control devices which force the elements of the astral system to perform, in a given time, the movements described in the said chapter, one of the purposes of these devices. being to give some of these movements angular speeds of rotation determined by the relation # and directions of rotation defined by '/..1
Figs.
16, 17 and 18 are three views (front, side and plan, respectively) of a hardware system @
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astral equipped with these control devices and built in accordance with the relation, concerning the equality of the rays, set out in chapter I. The letters and numerals of reference indicate organs which play roles analogous to those of the elements designated by the same letters or the same numbers as in the previous figures. I is a so-called "primary" rigid organ, in the form of a crankshaft and of which 0 is the shaft (solar center); P is a crankpin (master planetary), B is a counterweight (planetary-weight). 0 and 2 are connected by a crank arm, and B is placed in the extension of this arm.
It is a so-called "intermediate" rigid organ, articulated, on the one hand, on the primary organ (I) using the crank pin-planetary (P), and on the other hand, on the organ III; this intermediate member (II) comprises on the same face two pivots: (master-satellite) and A (single-satellite) arranged diametrically on each side of the axis (p) of the sun gear 2; A 'is a counterweight (satellite-weight); the single satellite A, shorter than the master satellite S, slides in the slide IV; the sa ..- tellite acts as a pivot of articulation of this intermediate organ (II) with the organ III.
III is a so-called "secondary" rigid member, consisting of two members T and @ '(sub-satellites) which are connected by rods to a slider C, called "frame", in which the satellite pivot S is housed; this secondary member III slid in the slide v, which is formed by two branches, s, Gi, parallel to the initial straight line x'x of the satellite S. The slide IV is formed by two branches, @g. Gd parallel to the initial line y'y of satellite A.
The two slides (IV and V) meet in their middle, so that the satelliteites and A cross the central axis perpendicularly.
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(#o), extended, during their movements without the secondary organ (III) coming into contact with the satellite A.
The movements of the organs described above are as follows: we first suppose that it is a question of transforming a rectilinear-reciprocating movement into a circular movement and, for this purpose, we admit (fig. 16) that two alternating driving forces, and f, of opposite direction, following the direction of the line x'x, are applied respectively at T and T '. We will start from the initial position in which T, S, P, 0 are found in this order on the line x'x (fig. 2 by analogy). The force F, applied in T, is transmitted to S, and these two organs, obliged to follow the slide V, perform a rectilinear movement in the direction x'x; this reotilinear movement is transformed into a circular movement of the crank pin-planetary P (therefore of the shaft 0) using the intermediate member (II) which acts, first of all, in the manner of a conventional connecting rod .
When the satellite b and the sub-satellite T are in the middle or towards the middle of their paths, that is to say when the satellite S is on the central axis (#o) (figo 4 by analogy) or close to this axis, the intermediate member (II) plays the role of a lever of the second kind, the power being in S, the resistance in P and the fulcrum at a point of the slide IV on which the satel rests - lite A. The successive movements will be deduced from those of the ideal system shown in figs 1 to 10.
The reverse operation, that is to say the transformation of the circular motion of the shaft 0 into the rectilinear motion of the subsatellites T and T 'is easily understood: in fact, driven by a rotary motive force, 0 acts on P which acquires a circular motion; the intermediate organ (II)
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transform this movement into a rectilinear movement of S first using the V slide;
when passing through the #o axis, or in the vicinity of this axis, the intermediate member (II) plays the role of a lever which is then a lever of the third kind, the power being at P, the resistance in S and the fulcrum at a point of slide IV on which satellite A rests. The movements of satellite 4 in slide IV can easily be deduced from the above, A being in solidarity with S.
Taking into account what has just been explained in the preceding paragraph, we can see that the slides IV and V, by guiding the rectilinear-reciprocating movements of the subsatellites T and T ′ and of the satellites and A, simultaneously control time their relative circular motions, in accordance with the descriptions made in chapter I, concerning the "Kinematic particularities !!. Indeed, the reotilinear-reciprocating motions of the subsatellites and of the satellites result from the circular motions as described in the said chapter 1. Now, by reversibility, these circular movements can be obtained by controlling the rectilinear movements.
It should be noted that the astral system presents, during a cycle, two dead points, which we can call external, similar to those of a classical system, each dead point coinciding with the beginning of each reotilinear race of a secondary organ (III). When this secondary organ is in the middle of its rectilinear course, its satellite center (the satellite S, for example), is on the central axis (#o) (fig * 4 by analogy); in this position, we would find ourselves in the presence of a central dead center and if the organ
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intermediate (II) was only a connecting rod, of length SP, for example, it could not print, under these conditions, a rotational movement to the planetary P;
but by resting, directly or indirectly, on a solid fixed point of the frame (for example on a point of the slide IV) the intermediate member (II) is transformed into a lever and makes said central dead center disappear.
The control devices described in this chapter are characterized in particular because they force the satellite and sub-satellite units of an astral system to perform the movements described above in chapter I and, moreover, by the fact that the unit intermediary (II), meeting, directly or indirectly, one or more support points integral with the frame of the astral system, is transformed into a lever when the satellite which serves as an articulation between this intermediate organ (II) and the secondary member (III) is located on the central axis of rotation (#o) or in the vicinity of this axis.
These devices are also characterized because the point or fixed points mentioned above, which serve as a fulcrum for the intermediate member (II) can be either on the slides described in the present patent, or on a appropriate organ fixed in relation to the base of the astral mechanism.
IV - "Examples of realization"
Several variations will be described in the present patent. A first embodiment is represented, by way of example, by the pins 19 to 25.
In these figures, the intermediate member (II), shown from the front and in profile in FIGS. 19 and 20, here takes a shape different from that which it had in FIGS.
16 to 18. Indeed, A1 and A2 are, at the same time, two
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single satellites and two weight satellites, that is to say that one of them (A1 for example) replaces A and A 'of figs.
16 to 180 In this example (fig. 19 and 20), it is assumed that A1, A2 and S have sufficiently large circular cross-sections for the crank pin-planetary (P) (freezes 21 and 22) to be able to pivot at the same time in the bore common to A1, A2 and S; these three elements form integrally a single rigid body, or "intermediate" member (II), reinforced by two plates b and b ', interposed between them.
Figs. 21, 22 and 23 represent the "primary" member (I) constituted, in the case of the example, by a crankshaft in two parts joined, after assembly, by any suitable means not shown in these figures. (For example, the two parts of the crankpin being screwed or keyed one on the other.)
Figs 24 and 25 represent the whole, seen from the front and in plan: we see the adaptation of the intermediate organ II to the primary organ I and to the secondary organ III, as well as to three slides IV1, IV2 and V. These three slides do not meet as in fig. 160 The primary organ I is not represented in FIG. 24, for the sake of clarity.
The end parts of the branches Gs and Gi of the slide v are closer to each other than in the middle part, and form guides for the subsatellites T and T '. In the case of the example shown, it has been assumed that these end parts consist of two cylinders Cy-Cy 'shown in section in FIGS. 24 and 25, and that the subsatellites T and T 'are two pistons moving inside these cylinders. For greater clarity, the slide v is not shown in fig 25.
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On the other hand, each of the satellites A1, A2 comprises a frame Ul, C2, respectively, ul slides in the slide IV1 and C2 in the slide IV2. The secondary organ (III) is no longer here in one piece as in FIG. 16; it is formed of two halves assembled in the middle of the frame u by means of pins g, '. This frame moves in the enlarged middle part of the slide V (fig. 24).
The dimensions of the movable members shown in FIGS. 19 to 25, as well as those of plates b and b ', allow the balancing of the assembly in accordance with chapter II (particularities of balancing). For this purpose, the masses of frames C1 and C2 must be considered to have their centers of gravity on the same axis as the satellites and A2.
Another variant is represented by FIGS. 26, 27 and 28. In these figures, the satellites A1 and A2 are produced in a manner similar to that of the satellites A1 and A2 of FIGS. 19 to 25, while the satellite S is analogous to that of FIGS. 16 to 18; the rotations of shafts 0, 0 'are synchronized by coupling to a common shaft Y. If the mechanism shown in these figs 26 to 28 were to be applied to a motor, for example, the shaft Y could serve as a motor shaft and d 'camshaft at the same time, By removing the cylinder uy' and replacing the piston T 'and its rod with an appropriate counterweight, integral with the frame u, a balanced single cylinder would be obtained.
Figs. 29 and 30 are two views (front and side respectively) of an eight-cylinder engine, cross-shaped, with only two crank pins set at 360. Each crankpin drives the moving parts corresponding to
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four cylinders, which moving parts are assumed to be balanced independently of the parts driven by the other crank pin. The planetary weights fi and A2 (freeze 30), the planetary weights B1, B'1, B2, B'2 and the crankshaft 0 0 'are not shown in fig. 29 for clarity of the drawing. It should be noted that this engine can be built without the intermediate bearing, a single crank pin, instead of two, driving the eight pistons.
Moreover, the two crankpins, in the case of the example, can be wedged at 180 instead of 360 and one can obtain an overall balancing without having recourse to the individual balancing of each. group of four pistons. This eight-cylinder engine may have only six or seven essential moving parts, including the crankshaft, depending on the embodiment of the crankpins, a single crankpin enabling the four "intermediate" members to be constructed in one piece ( eight satellites); the number of joints is thus reduced to five or six, as the case may be. A typical eight-cylinder engine typically has seventeen essential moving parts, including the crankshaft, disregarding eight piston pins, and the number of joints is sixteen.
An alternative can be achieved by constructing a motor similar in shape to half of the mechanism shown in Figs. 29 and 30, that is to say by eliminating the part of the straight line of the freeze 30. It is thus possible to obtain a two-stroke engine, supercharged, as in FIG. 31 represents very schematically and which is organized as follows
In this two-stroke engine, the pistons housed in cylinders 1 and 2 (figo 31) divide each of these cylinders into two parts, the parts corresponding to the faces
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external pistons (Cm1 and Cm2) constituting the engine cylinders, and the opposite parts (Cc1 and Ce.), closed by bottom walls (Z1 and Z2) which are crossed by the rods, constituting so-called "complementary cylinders ".
In the case of the example, the cylinders 3 and 4 are so-called "auxiliary" cylinders (see chapter VI for these cylinders).
Each of said cylinders 1 and 2 has valves not shown (one for the inlet, one for the exhaust, for example), as well as scavenging ports (not shown) which are uncovered by the piston at the end. of relaxation run.
This two-stroke engine, thus constituted, functions as follows:
1 - During the expansion of the burnt gases in Cm1, for example, the air without gas mixture which is in Cc1 is compressed: (if the compression chamber is too small, compression can take place, at the same time time that in Cc1, in tanks, or in nozzles which remain in open communication with Cc1 during compression),
2 - opening of the exhaust in Cm1 (a little before the opening of the lights),
3 - opening of the ports and admission in Cm1 of compressed air in Cc1 and flushing while equicurrently of the burnt gases,
4 - closing of lights and exhaust,
5 - admission at Cm1 of the gas mixture coming from an auxiliary cylinder (3, for example) and whose compression had already started in this auxiliary cylinder,
6 - closing of the mixture inlet in Cm1 (closing which coincides with the end of the compression stroke
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in 3, while the piston of. cylinder Cm1 is still at half of its stroke),
7 - end of compression of the mixture in Cm1,
8 - explosion and relaxation in Cm1, the cycle then recommencing in the same way.
Moreover, this engine is capable of undergoing all the modifications characterized by the peculiarities of the invention, for example: the pistons of cylinders 3 and 4 can be double-acting, the air thus discharged by these cylinders being able to be used. , either to complete the expulsion of the burnt gases in Cm1 and Cm2, or to cool the outside of these engine cylinders and their combustion chambers.
On the other hand, if the pistons of these auxiliary cylinders were connected to the frame C1 of the mechanism represented by pins 24 and 25, the frame C2 could be easily used to control the distribution and ignition members (see chapter VI concerning accessory organs); this would result in a simplification by eliminating the camshaft and other accessory components.
Fig. 32 is a front view of a six cylinder engine, disposed in a radiant manner at 60, around the central axis of rotation. The slides of each satellite are shown in fig. 32 by the double dotted lines. Figs. 33 and 34 show in elevation and in plan the crankshaft of this engine, the two plates b, b 'and the three planet wheels S1, S2 and S3. These satellite shafts and the two plates b, b 'are made in one piece. The plates b, b 'have extensions, not shown, which complete the balancing. This engine has only five essential moving parts and four joints, while a conventional six-cylinder engine
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has thirteen and twelve, respectively.
Said six-cylinder engine may moreover not include guides, the opposite cylinders guiding the frames C1, C2 and C3. Under these conditions, each time an explosion force occurs in a cylinder, a lateral force will follow, which will tend to apply the piston having received the explosion, against the internal wall of its cylinder. But this lateral force will be transmitted by the rod connecting the piston concerned, first of all to the opposite piston, then, by the monobloc "intermediate" member (including the satellite! It pivots in the frame C1 supposedly corresponding to the piston. explosion) to all other pistons in the engine.
The lateral thrust of the piston having received the explosion will thus be distributed among the other pistons, and its maximum value will be very notably lower than what it would have been if this piston had been connected to the motor shaft by a conventional system. connecting rod and crank. This is a very important advantage of the invention. The rods and frames connecting the opposed pistons will moreover be calculated to transmit, in addition to the normal forces, lateral forces.
Figs. 35-37 are three views of an n-cylinder, four-stroke aircraft engine. In reality, this engine is an assembly of several engines with two opposed cylinders, which are arranged longitudinally in four groups 1, 2, 3, 4, two on each side of a motor shaft Y, each group possibly comprising, for example example, six opposing two-cylinder engines. Each transverse row therefore comprises eight cylinders in the case of figo 35. Each motor of group 1 is connected to a motor of group 2 of the same transverse row by appropriate means: for example bars a, a '
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rigidly connect, or not, the frame C1 of the weight-satellite A1 and that of the weight-satellite A2, on the one hand, and the frame C'1 of the weight-satellite A'1 and that of the weight-satellite A'2, on the other hand (fig. 35 and 37).
The connection between the engines of group 1; and those of group 4 are carried out in the same way.
In this aircraft engine, the connection of the engines of group 2, on the one hand, and those of group 3, on the other hand, with the Y-shaft, can be done in various suitable ways, such as 'indicates further on the subject of links.
However, it is worth remembering that, in any astral engine, the length of the crank radius of its crankshaft, or length of the solar radius, is equal to a quarter of the length of the stroke of a piston (and not halfway, as in a conventional engine).
As a result, it is possible to transform the crank arm of an astral crankshaft into gear E gear (see fig. 36 and 37); the tangential speed of this pinion is, because of its short diameter, much smaller than that of a similar pinion of a conventional engine.
In addition, the parallel arrangement of the various cylinders which form the aircraft engine in question allows a considerable approximation of the crankshafts and, therefore, gives the possibility of connecting the crankshafts of groups 2 and 3 to a common shaft Y to using a system of gears of suitable dimensions, constituted by pinions E and by gear wheels S 'carried by the shaft Y, the force to be provided by each tooth of E being lowered by the rap - wearing of spokes of 1; and E 'which is, in the case of the example, about 0.7. The Y-shaft can thus be, at the same time, a motor shaft and a speed reducer.
The aircraft engine in question may include, for example
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example, six transverse rows of eight cylinders, ie 48 cylinders, with a power of 5000 hp and, proportional to the master torque, a power of 3000 hp per square meter. By properly wedging the crankpins, it is possible to obtain twenty-four explosions per revolution of the crankshaft, evenly distributed.
It has been pointed out that each motor of group 1 (fig. 37) is individually balanced by planetary-weights B1, while each motor of group 2 is only partially balanced by planetary-weights B2. However, considering that the engines of each group comprise a common and continuous crankshaft, it is possible to obtain an overall balancing of each group, without having recourse to the individual balancing of each of the engines of these groups. However, the four crankshafts (groups 1, 2, 3, 4) may not be continuous, each engine of a transverse row being able to be connected, directly or indirectly, to the motor shaft Y independently of those in the other rows, and each motor can be individually balanced.
V - "Reduction of lateral pressures" in an astral system:
Fig. 38 represents, schematically, an astral mechanism; to facilitate the explanations which follow, the secondary organ III has been omitted in this figure, that is to say the organ which comprises the subsatellites T and T ', the rods and the frame C, represented in figa 16.
We are considering this mechanism right now! , i.e. when the satellite is near the central axis (# o), and we will assume that:
1 - the force F, shown in figure 16, is applied directly to the satellite S (which will not change the principle of the device which will be described);
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2 - the satellites S and A have equal circular sections and that the diameter of each of these sections is less than the distance which separates the two branches of each slide IV and V between them, this distance being equal for the two slides ;
3 - at the considered instant, the centers of symmetry of S and A lie, respectively, on the lines x'x and y'y.
The force F, being therefore applied in 5 at the instant @, S must transmit the force thereof to the planetary P, in accordance with. what was said in chapter III ("control devices"). If, at the instant @, S was in contact with the branch Gi and took support on this one to transmit said force to P, the decomposition of the force F would give rise to a normal component N, perpendicular to the interior face of Gi and, under these conditions N would reach very high values, compared to F, when S would be near the central axis (o). The immediate consequence would be a strong lateral pressure that S would exert on Gi (in a complete material system this pressure would be transmitted by the intermediary of the organs interposed between 3 and Gi, for example the frame C of fig 16).
But, in reality, under the impulse of il, S is forced to pivot on P, assumed to be fixed by reaction of the shaft 0, with a rotational movement following the direction of the arc SQ (since there is a play between the satellite S and the branch Gi); A, integral with S, driven by the latter, also pivots on P along the. direction of arc AQ '; but in these two simultaneous movements, A meets Q ', possible fulcrum on branch Gg, before S has encountered Q, possible fulcrum on branch Gi;
in other words, S will remain between
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two branches Gs and Gi of the slide V, without contact with these branches, while Q 'will be the fulcrum of the force F @ This results immediately from the fact that the arc 4Q' is smaller than the arc AQ when S is near the central axis (#o), which can be demonstrated.
It can also be shown that the reactions which result from the meeting of A with Gg or 'are, under these conditions, much less harmful, from several points of view, than those which would result from the support of S on the slide v ',
Under the conditions explained above, satellite A will not come into contact with its slide IV either when it is in the vicinity of the oentral axis (#o), which results by symmetry from the same reasoning than that developed for the S.
Moreover, supposing that F is a rotary motive force applied to the shaft 0, one could develop analogous reasonings and it would be possible to demonstrate also the reduction of the lateral pressures.
The device described above therefore consists of an appropriate means which prevents each satellite from taking support, either directly or by means of one or more interposed members, on the guide member such as the slide in which moves said satellite or the "secondary" organ which it connects, while this satellite is on the central axis of rotation of the astral system or in the vicinity of this axis.
This device can be produced in several suitable ways, for example: a) by leaving sufficient clearance between the guide member, such as each slide, on the one hand, and the member, on the other hand, which must rest on this slide, the opposite inner faces of this slide
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remaining parallel to each other; b) by giving suitable contours or profiles to the branches of each slideway to obtain, in the middle parts of each slideway, the clearance mentioned above in a).
It should be noted that the device in question does not prevent each satellite from resting directly or indirectly on its own slide when it is sufficiently far from the central axis (o); but, at this instant, the lateral pressures exerted by this satellite on its slide are no longer of great value in relation to the force .1: 'or f, whether these forces are rectilinear or rotary driving forces.
Furthermore, the lateral pressures exerted on their slides or cylinders by the subsatellites (T and T 'for example in fig. 25) can be appreciably reduced for the following reasons:
1 - the forces (F or f) which act on a sub-satellite always follow a constant direction with respect to the rectilinear direction practically followed by the "secondary" organ connected to this sub-satellite; consequently, the obliquity not existing between these two directions, the lateral thrust of the sub-satellite against the internal walls of its slide or its cylinder is practically zero or negligible;
2 - the frame (u, for example, in fig. 24) coming into contact with the branches of the slide v, in the middle parts of the latter, can prevent a subsatelite (T, for example) comes into contact with the extreme parts of the same slide (or cylinders), provided that the clearance given to said sub-satellite in these extreme parts
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is sufficiently greater than the clearance given to the frame in question in the middle parts of the slide.
VI - "Modes of realization" of certain elements used in an astral system:
Each of the organs which make up the mechanisms relating to the present invention can take on various shapes and sizes, provided that it adapts to the fundamental conditions of this invention; each of these components can also consist of one or more parts, in particular so that assembly and assembly in the machines they form are facilitated.
For example, Figs. 39 to 41 are three views of a variant of the so-called intermediate member (II) shown in FIGS. 19 and 20. In the embodiment of FIGS.
39 to 41, said intermediate member is formed of two parts assembled by suitable means, for example using studs gj whose nuts are housed in cavities of the parts to be assembled. As a result, the planetary crank pin P, which was formed from two parts in the case of the pins 21 and 22, can be formed by a single part.
Complementary cylinders: In an astral engine, the part Cc (fig. 42) of a cylinder Uy between the piston T, the walls of the cylinder uy and a wall 3 which serves as the bottom of the cylinder and which is placed between the piston It! and its satellite S. The rod t passes through the bottom wall Z and the sealing of the complementary cylinder is obtained using segments housed in a packing box K, or by any other appropriate means, the wall being fixed to the cylinder Cy in a sealed manner and by any suitable means.
The stuffing box k can be fixed to the wall
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bottom Z by any suitable means and be held either by this wall or by the walls of the cylinder, or by one and the other. This stuffing box k can also form an integral part of the bottom wall Z. A single complementary cylinder can include several stuffing boxes k.
Such a complementary cylinder Cc can be used for various purposes, for example:
1 - cooling of the piston T, its rod and the interior of the cylinder Cy. For this purpose, suitable orifices e and e '(fig. 42) in sufficient number, made in the walls of the cylinder uy and / or in the bottom wall Z, make it possible to establish in the complementary cylinder Cc a circulation of air or an appropriate fluid, laouelle can be produced by the sole movements of the piston inside Cc. The passage of fluid through said ports e, e 'can be regulated by valves, spools and other suitable means.
However, when the circulation of fluid in uc has no other purpose than to renew the air, or the hot fluid which would be in Cc, and it is not necessary to rigorously dose the quantity of fluid. circulating in DC, one can use vacuum cleaners and rotary blowers, free or controlled; if it is desired that the hot fluid be expelled from Cc in the great majority in order to avoid in particular zones of stagnation near the piston T, this piston T and the bottom Z can be constructed in such a way that their surfaces are almost coupled when T approaches the bottom Z, thus reducing the dead space that separates these two surfaces.
It is even possible to create a turbulence of the fluid inside the complementary cylinder Cc using fluid guiding elements, such as
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deflectors, and by any appropriate means.
2 - feeding and supercharging of the engine cylinders (the part (Cm) of a Cy cylinder, for example (fig. 42), included between the walls of the cylinder and the underside of the piston) will be called the engine cylinder; for this purpose, the fluid admitted into a complementary cylinder (Cc) can be transferred to any driving cylinder (um), either by direct channel, or by passing through a reservoir placed in the circuit traversed between the cylinders.
It should be noted that, in a four-stroke astral engine, the piston T can perform in Ce two compression, or work, strokes per cycle, while it only performs one driving stroke in um during the same cycle; the two working strokes in Cc can be used for the admission and the delivery sometimes of air, sometimes of gas mixture. The fluid admitted into a complementary cylinder can be cooled before, during or after its passage through a complementary cylinder, by any suitable means.
Auxiliary cylinders: It is useful to remember that all the satellites of an astral mechanism (and not all the weight satellites) describe straight-alternating trajectories. It is therefore possible to connect certain satellites (A1 and A2, for example, in Figs. 19 to 25), to pistons which, housed in their respective cylinders, can be used for appropriate purposes, for example as compressors.
The complementary and auxiliary cylinders which have just been mentioned can be used as a brake on the very astral mechanism of which they are a part, if the fluid passages through their inlet and discharge ports are properly adjusted.
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Frames: Each frame, for example C1 of the pin 32, can have rectangular, circular or other profiles, in particular when these frames do not exert strong lateral pressures on the slides in which they move, or else when the slides of the frames do not exist, for example when the so-called secondary organs forming part of these frames, are guided by their subsatellites which move in guides formed by cylinders, for example.
Slide rails: Each slide can be an integral part of the casing or frame of an astral mechanism or else be fixed to it by an appropriate means; its branches can have various profiles and contours. In certain machines, and in particular in those which are not subjected to great forces, it is possible to eliminate the slides intended to guide the frames, leaving the slides (or members playing a similar role, such as cylinders) in which the subsatellites connected to these frames move. On the other hand, in other machines where the subsatellites do not need sliders (for example when these subsatellites are not pistons), these sliders can be eliminated while leaving those intended to guide the frames of the subsatellites in question.
Shock absorbers and noise, The shocks which would occur between the slides and the parts which move therein, and the noises which would follow, can be damped using suitable absorbers, for example:
1 - each frame (C, for example, of fig. 43), or another suitable part of a "secondary" member may comprise one or more members such as pads U1 interposed between the frame and the slide G, the U1 skate
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preferably being maintained longitudinally by the frame C. Appropriate springs, such as coil springs, such as Ur and Or *, leaf springs or the like, can be interposed between the frame U and the pad U1; these springs are used as shock absorbers and keep the pad Ul in contact with the slide G.
A suitable material, such as rubber, leather or the like, can be interposed between the pad U1 and the frame C; the pads U1 can be leaf springs or parts capable of playing a similar role, held by the "secondary" member;
2 - the damping member (s) are sliding paths, U2, which are interposed between the guide member, such as the slide G and a part of the "secondary" member, such as the frame C (fig. 44), U2 being preferably held longitudinally by the slide G.
Springs similar to those indicated above, for example those shown in Cr, can be interposed between the sliding path U2 and the slide; they are used as shock absorbers and keep the sliding path U2 in contact with the frame U. A suitable material, similar to that mentioned above, can be interposed between Uz and the slide G. The paths U2 can be leaf springs , or parts capable of playing a similar role, held by the guide member. Each path U2 can be formed from one part or from several parts which may or may not be connected to each other.
In the first case, U1 can play the role of interchangeable pad and in the second case, U2 can play the role of interchangeable sliding path of the slide.
Subsatellites-pistons: each subsatellite can be an integral part of the secondary organ or linked
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to the frame of this secondary member by means of one or more rods; each sub-satellite can thus be connected to several frames; each sub-satellite can be connected to each of its rods, either by an appropriate fixing means or by articulation and, in the latter case, if the center of gravity of the subsatellite thus connected is on the latter's pivot axis, good balancing of the subsatellite system will be obtained. The pivot axis of the piston, perpendicular to the longitudinal axis of its cylinder, can be arranged in any direction.
Any piston of an astral mechanism can be ribbed, these ribs being able to join on the one hand the sides of the piston and on the other hand each of its rods; it can be closed on the side of its outer face in order to form a reservoir for refrigerant materials or for another suitable purpose. All the subsatellites and pistons of the same astral mechanism can have equal or different dimensions between them, while maintaining the fundamental conditions of the astral system, in particular with regard to balancing.
Ties: each rod can be an integral part of its frame or be fixed to it by any suitable means of fixing. Each rod can even be connected to its frame by articulation, but, in this case, the obliquity of each rod relative to its frame is limited by stops or other members integral with this frame so that a good balance of the subsatellite system is kept.
Articulations: route articulation in an astral mechanism can be achieved in any way and by any appropriate means, for example: by describing the mechanism shown in figs. 16 to 18, it has been said that the planetary crankpin P, integral with the primary organ I,
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rotates inside the intermediate member II, and that the satellite pivot S, integral with said member II, rotates inside the secondary member III, These joints can also be obtained in reverse, as follows: sun gear 2 is integral with the intermediate member II and rotates inside the primary member 1; the satellite S is integral with the secondary member III and rotates inside the intermediate member II.
Bindings: The binding of one astral mechanism with another astral mechanism can be achieved by any suitable means, for example: a) the crankshaft of one astral mechanism is linked to that of another astral mechanism using one or more connecting rods or using one or more gear systems; b) one or more organs of one astral mechanism are connected to one or more organs of the other (for example, in Figs. 35 to 37, the frames of the "secondary" organs of one motor are connected to the frames of another engine).
Distribution bodies and accessories: The movements of the organs of an astral mechanism can be used to control, by means of suitable devices, such as gears, the movements of other accessory and distribution organs, such as than valves, for example.
For this purpose, one can use in particular the rectilinear movements of certain elements of the astral mechanism, such as the frames, for example: to this end, these elements of the astral mechanism can be provided with a suitable device to control the movements of said accessory and distribution members, for example: profiles, grooves, bosses, made in a frame, or else
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parts attached to these frames are used, in the manner of cams, to push, during rectilinear movements of the frame in question, the stem of a valve, for example.
The device which is the subject of the invention makes it possible to transform a reciprocating rectilinear movement into a circular movement, and vice versa, without the use of heavy gears, bulky and subjected to considerable forces, but by means of often few members. and always easy to balance. An engine produced in accordance with the invention generally does not require a flywheel, which makes it possible to reduce the weight of such an engine.
This device is capable of a great many applications, in particular in the field of mechanics, the construction of machine tools, pumps, steam machines, compressors and engines.
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