BE896415A - Moteur a mouvement aternatif ayant un ensemble de cylindre et de piston - Google Patents

Description

  Moteur à mouvement alternatif ayant

  
un ensemble de cylindre et de piston L'invention concerne un moteur à mouvement alternatif ayant un ensemble de cylindre et de piston.

  
Dans un moteur à mouvement alternatif, une bielle qui relie le piston à un vilebrequin exécute des mouvements latéraux ou des mouvements d'oscillation latéraux pour transmettre la force de rotation au vilebrequin. La poussée latérale du piston, due aux mouvements latéraux de la bielle est appliquée au cylindre. La poussée latérale est exercée par la surface périphérique extérieure, du piston sur la surface périphérique intérieure du cy--lindre, généralement sur un plan défini par les mouvements latéraux de la bielle. Ainsi, l'action de la poussée latérale provoque un contact à frottement considérable entre la surface périphérique intérieure du cylindre et la surface périphérique extérieure du piston, ce qui conduit à une assez grande perte de puissance due au frottement, ou perte par frottement.

  
Pour diminuer la perte par frottement due à l'action de la poussée latérale, on a tenté jusqu'à présent de monter des galets sur le piston. Cependant, comme un jeu entre la surface périphérique extérieure du piston et la surface périphérique intérieure du cylindre varie suivant la dilatation thermique du piston et du cylindre, les galets montés sur le piston sont pressés trop fort vers la surface périphérique intérieure du cylindre ou sont trop écartés de celle-ci, de sorte qu'on ne peut obtenir un roulement doux des galets à la surface périphéri-que intérieure du cylindre, ce qui fait qu'on ne parvient pas à obtenir une réduction efficace de la perte par frottement.

  
L'invention a été faite dans le but de porter remède aux difficultés précitées, et son but est de procurer un moteur à mouvement alternatif ayant un ensemble

  
de cylindre et de piston, dans lequel des galets montés sur un piston peuvent être sûrement en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure d'un cylindre, pour réduire sûrement la perte par frottement due

  
à l'action de la poussée latérale, même dans un cas où

  
le jeu entre la surface périphérique extérieure du piston et la surface périphérique intérieure du cylindre varie en dépendance de la dilatation thermique du piston et du cylindre.

  
Le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention comprend un cylindre, un piston animé d'un mouvement alternatif dans le cylindre, une bielle reliant pour fonctionnement le piston à un vilebrequin, au moins deux ouvertures formées des deux côtés de la jupe du piston,, un arbre monté dans chacune des ouvertures et s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'axe du piston, au moins une paire de galets montés chacun sur l'arbre, de façon mobile le long de l'axe de l'arbre et avançant vers l'extérieur par rapport à la surface périphérique extérieure du piston pour être en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre, et des moyens de sollicitation disposés entre les galets, sur l'arbre, pour solliciter les galets à s'écarter, en pouvant céder, les uns des autres, dans la direction axiale de l'arbre.

  
Par suite, dans le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention, comme au moins une paire de galets s'avançant vers l'extérieur à partir de la surface périphérique extérieure du piston sont en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre et comme les galets peuvent se déplacer axialement sur l'arbre à l'encontre des moyens de sollicitation, même dans un cas où le jeu entre la surface périphérique extérieure du piston et la surface périphérique intérieure du cylindre varie en dépendance de la dilatation thermique du piston et du cylindre pendant le fonctionnement du moteur, les galets peuvent toujours être maintenus en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre et peuvent empêcher la surface périphérique extérieure du piston de venir en contact,avec un frottement considérable,

   avec la surface périphérique intérieure du cylindre, en raison de l'action de la poussée latérale du piston, pour permettre ainsi une réduction efficace de la perte par frottement.

  
Au moins deux ouvertures, comme mentionné ci-dessus, sont,de préférence, disposées des côtés opposés de la région de jupe du piston, sur un plan définissant les mouvements latéraux de la bielle en fonctionnement. Chaque galet dans au moins une paire de galets, a une forme telle 

  
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direction axiale de l'arbre corresponde à la configuration de la surface périphérique intérieure du cylindre

  
en sorte qu'aucune charge localisée ne puisse être appliquée par la paroi du cylindre au galet.

  
Le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention sera exposé maintenant plus en détail sur des formes de réalisation préférées de l'invention, en se référant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation préférée du moteur à mouvement alternatif suivant l'invention, sur laquelle un piston est montré partiellement en coupe ;

   - la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie du moteur à mouvement alternatif montré à la figure 1, sur laquelle un piston et des moyens de roulement sont montrés partiellement dans des coupes transversales ;
- la figure 3 est une vue en élévation latérale du piston montré à la figure 1;
- la figure 4 est une vue explicative agrandie d'une partie du moteur à mouvement alternatif montré à la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie d'une autre forme de réalisation du moteur à mouvement alternatif suivant l'invention ; et
- la figure 6 est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie d'une autre forme de réalisation suivant l'invention.

  
L'indice de référence 1 désigne un cylindre, l'indice de référence 2 un piston et l'indice de référence 3 une bielle. Le piston a une région à segments 4 et une région de jupe 5. Deux ouvertures 6 sont formées dans la région de jupe 5. Les ouvertures 6 sont arrangées sur les côtés opposés de la région de jupe 5, dans le plan d'action de la bielle 3, c'est-à-dire dans un plan 7 défini par les mouvements latéraux de la bielle 3, comme montré par la ligne en traits mixtes de la figure 2, la position préférée de ouvertures 6 étant légèrement en dessous de l'axe du piston. Des moyens de roulement 8 sont attachés à chacune des ouvertures 6. Chaque moyen de roulement 8 comprend un arbre 9 fixé à ses deux extrémités axiales aux deux parois latérales de l'ouverture 6, respectivement,

  
et s'étendant dans une direction perpendiculaire au plan 7, une paire de galets 10, 11 montés sur l'arbre 9 et des ressorts à disques coniques ou des ressorts Belleville 12 qui sont disposés entre les galets de chaque paire comme moyens de sollicitation. Les galets appariés 10, 11 comprennent des roulements à rouleaux ou des roulements à aiguilles dans lesquels chacun des anneaux intérieurs 13 des roulements est fixé à l'arbre 9 et où chacun des anneaux extérieurs 14 a un profil en section qui correspond à la surface périphérique intérieure 15 du cylindre

  
1 par rapport à la direction axiale de l'arbre 9. Deux ressorts à disques coniques 12 sont arrangés pour s'opposer à deux autres ressorts à disques coniques 12, les deux ressorts à disques coniques respectifs 12 se recouvrant l'un l'autre, le bord périphérique extérieur des ressorts à disques coniques 12 butant contre l'anneau extérieur 14 en sorte que les ressorts à disques coniques 12 sollicitent, en leur permettant de céder, les deux anneaux extérieurs 14 vers l'extérieur, dans la direction axiale A de l'arbre 9, en sorte de les écarter l'un de l'autre. Chacun des anneaux extérieurs 14 est mo-

  
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est fixé à l'arbre 9 entre les deux anneaux intérieurs 13 et les ressorts à disques coniques 12 tournent ensemble; avec l'anneau extérieur 14 autour de l'anneau 16. Le déplacement radial des ressorts à disques coniques 12 peut être empêché de façon sûre par l'anneau 16, chacun des arbres 9 est monté dans des trous latéraux 17 passant de bout en bout, formés dans la région de jupe 5, dans la position correspondant à chacune des ouvertures 6.

  
Les moyens de roulement 8 sont adaptés de façon telle que la surface périphérique extérieure 18 des galets 10,11, c'est-à-dire la surface périphérique 18 des anneaux extérieurs 14 quand la surface de roulement s'avance légèrement radialement à l'extérieur, au-delà de

  
la surface périphérique extérieure 19 de la région de jupe 5 , est en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1. Chacun des anneaux extérieurs 14 est sollicité, en lui permettant de céder, par les ressorts à disques coniques 12 et pressé contre la surface périphérique intérieure 15 et ainsi maintenu élastiquement pour être en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1.

  
Pendant le mouvement alternatif du piston 2 dans le cylindre 1, du lubrifiant est fourni à la surface périphérique extérieure de la région à segments 4 et de la région de jupe 5 du piston 2, aux galets 10, 11 et à la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1, en sorte que des pellicules d'huile soient formées entre la surface périphérique intérieure du cylindre 1 et la surface périphérique extérieure du piston 2, ainsi qu'entre la surface périphérique extérieure des galets 10, 11 et la surface périphérique intérieure 15.

  
Le piston 2 est fait d'un alliage d'aluminium ou d'un métal léger du genre de l'aluminium, et le cylindre

  
1 est fait de fonte. La surface périphérique intérieure
15 du cylindre 1 a reçu l'application d'un placage de chrome.

  
Des segments de piston sont montés sur la région de segments 4 du piston 2, comme segment de compression et comme segment à huile.

  
Dans le moteur à mouvement alternatif, de construction précédente, les galets 10, 11 des moyens de roulement 8 sont maintenus en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1 pendant le mouvement alternatif du piston 2 dans le cylindre 1, pour empêcher un contact à frottement considérable entre le piston 2 et le cylindre 1 par suite de l'action de la poussée latérale du piston 2, en sorte de réduire la perte par frottement. 

  
La relation entre la poussée latérale du piston

  
et les moyens de roulement 8 sera exposée maintenant plus spécifiquement en se référant à la figure 4.

  
Pendant le mouvement alternatif du piston 2 dans

  
le cylindre 1, une force de réaction F est exercée par

  
le cylindre 1 sur les moyens de roulement 8 comme réaction de la poussée latérale du piston 2. La force F peut être décomposée en une composante R le long de la direction axiale de l'arbre 9, et une composante P dans la direction, perpendiculaire à l'axe de l'arbre 9. La composante axiale R comprime les ressorts à disques coniques

  
12 par les anneaux extérieurs 14,14 des galets 10,11.

  
En supposant qu'un angle Y soit formé entre une ligne tangentielle 20 en regard de la force de réaction F sur la surface périphérique extérieure 18 de l'anneau extérieur 14, et une ligne droite 21 en parallèle à l'axe

  
de l'arbre 9, un angle Y identique est formé aussi entre la force de réaction F et la composante P,et la composante axiale R peut être déterminée par l'équation (1) suivante :

R = F sin Y (1)

  
Si le diamètre du cylindre est assez grand, l'angle Y est très petit et la composante R est beaucoup plus petite comparativement à la force de réaction F, en sorte que la force de compression appliquée aux ressorts à disques coniques 12 est très petite . Par suite, il n'est pas nécessaire de faire la force de sollicitation ou l'élasticité des ressorts à disques coniques 12 si grande, et aussi la force de réaction F peut être absorbée de façon satisfaisante par les ressorts à disques coniques 12.

  
En plus, même si le jeu entre la surface périphérique extérieure du piston 2 et la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1 est diminué,- en raison de la dilatation thermique du piston 2 et du cylindre 1, puisque les anneaux extérieurs 14, 14 se déplacent en direction axiale de l'arbre 9, à l'encontre de l'élasticité ou de la force de sollicitation des ressorts à disques 12, les anneaux extérieurs 14,14 peuvent être maintenus en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15

  
du cylindre 1, de sorte que les moyens de roulement 8 sont maintenus pour rouler ou se déplacer avec rotation sur

  
la surface périphérique intérieure 15.

  
Par conséquent, les moyens de roulement 8,8 sont maintenus pour rouler sur la surface périphérique intérieure 15 dans un état de charge préalable sous l'action des ressorts à disques coniques 12 pendant le.mouvement alternatif du piston 2, de sorte.que les moyens de roulement 8,8 peuvent être empêchés de façon sûre de rebondir sur la surface périphérique intérieure 15 pour assurer que les moyens de roulement 8,8 et le piston 2 ne viennent pas en collision avec la surface périphérique intérieure
15 du cylindre 1, et les moyens de roulement 8,8 empêchent des phénomènes indésirables tels que des rayures

  
de la surface périphérique intérieure 15.

  
Dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, bien que les moyens de sollicitation comprennent quatre ressorts à disques coniques 12, les moyens de sollicitation ne sont pas réduits à cela seulement dans l'invention.

  
Par exemple, les moyens de sollicitation peuvent être constitués par un ressort à boudin 25 en sorte que les anneaux extérieurs 14,14 des galets 10,11 puissent être sollicités vers l'extérieur en direction axiale par le ressort à boudin 25 pour maintenir le contact à roulement entre les anneaux extérieurs 14,14 et la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1.

  
En outre, comme montré à la figure 6, les moyens

  
de sollicitation peuvent être constitués aussi de deux ressorts à disques coniques 26. Dans cette forme de réalisation, deux ressorts à disques coniques 26,26 sont disposés l'un en face de l'autre et pressent les anneaux extérieurs 14,14 vers l'extérieur en direction axiale. En outre, au lieu que soit prévue une bague entre les anneaux intérieurs 13,13, on a formé dans les faces opposées 27,

  
27 des anneaux extérieurs 14,14 respectivement, des gradins 28,28 dans lesquels les bords périphériques extérieurs
29,29 des ressorts à disques coniques 26,26 sont amenés à buter contre ces gradins 28,28 respectivement, pour empêcher un mouvement relatif entre les ressorts à disques coniques 26,26 et les anneaux extérieurs 14,14.

  
En variante, dans toutes les formes de réalisation, dont il a été question ci-dessus, les anneaux intérieurs
13,13 peuvent être remplacés par un élément tubulaire unique s'étendant dans la direction axiale de l'arbre 9.

  
En outre, des ouvertures disposées des côtés opposés de la région de jupe du piston, dans le plan définissant le mouvement latéral de la bielle, peuvent être placés chaque fois à raison de plus de deux le long de l'axe du

  
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l'axe du piston, et des moyens de roulement peuvent être montés respectivement pour chaque ouverture.

  
Au surplus, bien qu'une forme, de réalisation spécifique d'un moteur à essence à quatre temps soit représentée à la figure 1, le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention n'est pas limité simplement à des moteurs à essence à quatre temps, mais l'invention peut s'appliquer à divers types de moteurs à mouvement alternatif tels que des moteurs à essence à deux temps ou des moteurs Diesel.

  
Comme dit précédemment, dans le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention, puisqu' une paire de galets est pressée élastiquement ou poussée vers l'extérieur en direction axiale de l'arbre par les moyens de sollicitation, et que chacun des galets est maintenu en contact

  
à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre, les galets peuvent se déplacer en direction axiale de l'arbre lorsqu'un jeu entre le piston et le cylindre varie en dépendance de la dilatation thermique du piston, pendant le fonctionnement du moteur, les galets peuvent toujours être maintenus en contact à roulement fiable avec la surface périphérique intérieure du cylindre et les galets empêchent efficacement le piston de venir en contact à frottement considérable avec le cylindre par suite de l'action de la poussée latérale du piston,

  
en permettant ainsi une réduction efficace de la perte

  
par frottement.

  
En plus, puisque les moyens de sollicitation peuvent absorber élastiquement la force de réaction F exercée par le cylindre sur le galet en raison de l'action

  
de la poussée latérale du piston, les moyens de sollicitation peuvent modérer de façon sûre le choc causé par la force de réaction F. Au surplus, comme l'arbre s'étend dans une direction perpendiculaire à l'axe du piston et qu'une paire de galets capables de se mouvoir en direction axiale de l'arbre sont pressés élastiquement dans la direction axiale par les moyens de sollicitation disposés entre les galets des paires, les moyens de sollicitation doivent seulement recevoir la composante axiale R de la force de réaction F et l'élasticité ou la force de sollicitation des moyens de sollicitation n'a pas besoin d'être si grande.

   Par suite, les moyens de sollicitation peuvent absorber de façon sûre la force de réaction due à l'action de la poussée latérale du piston, même dans le cas où l'invention est appliquée à un moteur Diesel ou analogue ayant une poussée latérale du piston relativement grande. Au surplus, puisque les galets peuvent rouler ou se déplacer avec rotation dans un état de charge préalable sur la surface périphérique intérieure du cylindre par les moyens de sollicitation, dans cette invention, le mouvement de rebondissement des galets sur la surface périphérique intérieure du cylindre et la collision des galets et du piston contre la surface périphérique intérieure du cylindre peuvent être empêchés de façon sûre, et des phénomènes indésirables tels que des rayures de la surface périphérique intérieure peuvent être empêchés efficacement.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1.- Moteur à mouvement alternatif comprenant un cylindre, un piston animé d'un mouvement alternatif dans

ce cylindre, une bielle reliant pour fonctionnement le piston à un vilebrequin, au moins deux ouvertures disposées des deux côtés d'une région de jupe du piston , un arbre monté dans chacune des ouvertures et s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'axe du piston, au moins une paire de galets montés sur l'arbre de manière mobile dans la direction axiale de cet arbre et s'avançant vers l'extérieur à partir de la surface périphérique extérieure du piston pour être en contact à roulement avec

la surface périphérique intérieure du cylindre, et des moyens de sollicitation poussant élastiquement les galets

à l'écart l'un de l'autre dans la direction axiale de l'arbre.

2.- Moteur à mouvement alternatif suivant la revendication 1, dans lequel au moins deux ouvertures sont disposées de côtés opposés de la région de jupe du piston, dans un plan définissant le mouvement latéral de la bielle.

3.- Moteur à mouvement alternatif suivant la revendication 2, dans lequel les ouvertures sont disposées à plusieurs le long de la direction axiale du piston.

4.- Moteur à mouvement alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chacun des galets a un profil en section transversale correspondant à la configuration de la surface périphérique intérieure du cylindre par rapport à la direction axiale de l'arbre.

5.- Moteur à mouvement alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les galets comprennent des roulements à rouleaux, chacun des anneaux extérieurs des roulements à rouleaux ayant un profil en section transversale correspondant à la configuration de la surface périphérique intérieure du cylindre par rapport à la direction axiale de l'arbre, les anneaux extérieurs étant mobiles axialement par rapport à l'arbre et les moyens de sollicitation pressant élastiquement les anneaux extérieurs dans la direction axiale

de l'arbre.

6.- Moteur à mouvement alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les galets comprennent des roulements à aiguilles, chacun des anneaux extérieurs des roulements à aiguilles ayant un profil en section transversale correspondant à la configuration de la surface périphérique intérieure du cylindre par rapport à la direction axiale de l'arbre, les anneaux extérieurs étant mobiles axialement par rapport

à l'arbre et les moyens de sollicitation pressant élastiquement les anneaux extérieurs dans la direction axiale de l'arbre.

7.- Moteur à mouvement alternatif suivant l'unequelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens de sollicitation comprennent une multiplicité de ressorts à disques coniques.

8.- Moteur à mouvement alternatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens de sollicitation sont des ressorts à boudin.