EP1409844A1 - Moteur energetique a traction - Google Patents
Moteur energetique a tractionInfo
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Abstract
La présente solution technique vise à montrer comment on peut maximiser l'explosion d'un moteur en induisant le mouvement par une structure de tiges inversant la dynamique du couple du moteur de telle sorte que celle-ci soit à son maximum au moment de l'exlosion, et ce, tout en préservant le couple lors de la compression.
Description
MOTEUR ENERGETIQUE A TRACTION
La présente solution technique vise à maximiser le couple du moteur lors de l'explosion, tout en le maintenant lors de la compression.
En effet, dans un moteur conventionnel, FIG. I, la force du vilebrequin contre la résistance de la compression vers la fin de la remontée du piston, est à son maximum. En effet, la vitesse constante du vilebrequin dont l'orientation latérale est plus forte que l'orientation verticale, produit une diminution de vitesse du piston, et par conséquent une augmentation de la force du vilebrequin sur le piston. Par contre, à partir du moment où le vilebrequin a amorcé sa descente et par conséquent que l'explosion a eu lieu, c'est l'effet contraire qui se produit, à savoir qu'une petite vitesse du piston doit entraîner un déplacement plus considérable de la part du vilebrequin. Par conséquent, le couple est faible puisque, en plus d'être dans un angle négatif, le piston doit produire un travail supplémentaire pour avoir le résultat escompté sur le vilebrequin.
La présente solution technique vise à inverser ce défaut, tout en conservant les qualités de couple lors de la compression.
La solution technique proposée est donc la suivante :
Dans le corps d'un moteur FIG 2, muni d'un cylindre, est inséré un piston, rattaché de façon rigide à une bielle fixe. La disposition du cylindre sera produite de telle manière que la tête du cylindre soit vers l'intérieur du moteur et que l'explosion projette le piston vers l'extérieur. La disposition contraire est possible, mais la précédente est cependant préférable.
Cette bielle est à son tour rattachée à un ensemble de quatre bielles, réunies entre elles à leurs extrémités à la façon d'un quadrilatère, et que nous nommerons "bielles de traction principales" et "bielles de traction secondaires".
L'extrémité contraire de cet ensemble, formé par les bielles de traction secondaires, sera à son tour reliée à un point d'encrage, rigidement fixé au corps du moteur.
Les deux autres points de rattachement complémentaires, reliant les bielles de traction principales aux bielles de traction secondaires seront, pour leur part, rattachés à des bielles que nous nommerons "bielles d'induction", puisqu'à leur seconde extrémité, elles seront reliées rotativement chacune, à un maneton du vilebrequin. Ce dernier sera disposé rotativement dans le corps du moteur, au centre de la course que décrit l'ensemble du quadrilatère formé par les bielles de traction principales et secondaires.
Cet agencement des pièces permettra donc la dynamique suivante : lors de l'explosion, la poussée du piston se faisant de l'intérieur vers l'extérieur, entraînera la traction de l'ensemble des bielles de traction, qui, retenues par le point de rattachement au corps du moteur, transféreront leur énergie en poussée sur les ι bielles d'induction, et par conséquent sur le vilebrequin, d'une façon démultipliée.
En effet, puisque la vitesse du point de rattachement des bielles de traction principales sera supérieure à celle des points de rattachement des bielles de traction aux bielles d'induction, il se produira un effet de démultiplication de l'énergie, ) contraire à ce qui se passe dans un moteur conventionnel.
Le couple sera à son maximum, et cela au moment même de l'explosion.
On doit noter cependant que, dans cet arrangement, puisque nous avons inversé la séquence du couple, nous perdrons, lors de la compression, la force du vilebrequin sur le piston. Nous corrigerons ce point un peu plus loin. Avant de ce faire, proposons une réalisation différente de l'invention intégrant cette fois-ci un deuxième piston.
Dans la figure III, les bielles de traction secondaires et le point d'encrage ont été remplacés par un deuxième ensemble de piston et bielles de traction, disposé en face du premier ensemble. Dès lors, comme le deuxième ensemble de bielles de traction principales sera mobile, dans la même proportion que le premier, le vilebrequin sera situé au centre du quadrilatère, statiquement ou dynamiquement, ce qui est la même chose ici.
Une dynamique similaire à celle exposée précédemment, se fera lors de ι l'explosion, mais cette fois-ci à partir des deux pistons à la fois. En effet, la force dégagée par les deux pistons agira en traction sur les bielles de traction, qui, à leur tour, auront un effet de poussée sur les bielles d'induction, activant ainsi le vilebrequin. Les deux chambres de combustion pourront être connectées, si on veut s'assurer d'une poussée égale des bielles. On pourra sinon, utiliser un ensemble i d'engrenages droits reliés entre eux par le moyen d'un engrenage pivot.
On peut encore décupler le système en proposant un système comprenant un ensemble de quatre pistons, reliés au quadrilatère de bielles de traction d'une manière similaire, mais en tenant compte cependant de la géométrie du soutien des ) pièces.
Pour cette raison, les bielles de traction pourront être disposées à l'intérieur du quadrilatère formé par les quatre pistons.
En effet, dans la FIG. IV, on remarquera que lorsque deux pistons sont à des niveaux éloignés, les deux pistons complémentaires se trouveront à leur position la plus rapprochée. Comme l'explosion du piston est dirigée vers l'extérieur, il sera préférable que la bielle fixe traverse la tête du cylindre et soit ensuite reliée au quadrilatère des bielles leviers. Les quatre points de rattachement seront à leur tour, reliés aux bielles d'induction qui, elles-mêmes, seront reliées aux manetons, cette fois-ci au nombre de quatre.
De cette manière de faire, il résultera que deux des quatre pistons seront à leur sortie maximale, au moment où les deux autres seront à leur entrée maximale.
Cette configuration a cependant la lacune de nous ramener à moitié en arrière, puisque chaque bielle, lors de l'explosion, quoiqu'elle conserve - de par sa forme - la possibilité du système de pousser sur les manetons complémentaires, garde la possibilité de tirer directement sur le maneton vis à vis duquel il est disposé.
Une première façon de palier cet effet est d'imaginer une bielle dont le coussinet inférieur serait appuyé sur un moyen tel un ressort, de manière à absorber la traction et à la rendre inefficace, forçant ainsi la seule poussée sur le maneton complémentaire à être effective.
En effet, de cette manière, la traction réelle sera entièrement produite par le maneton complémentaire, alors que la poussée du piston en compression sera faite par la bielle principale. Nous retrouverons ainsi le couple lors de la compression.
On aura donc un couple maximal en se servant de bielles de traction lors de l'explosion, et en se servant des bielles adjacentes lors de la compression.
Une deuxième solution technique visant à préserver chaque système à des moments opportuns de la dynamique du moteur, est de supposer des bielles d'induction en "H", donc capables uniquement de poussée, mais non de traction.
En munissant chaque ensemble d'une telle bielle principale, il faudra utiliser deux vilebrequins, ou encore deux ensembles de manetons, chacun muni d'un engrenage, cet engrenage étant imbriqué à un engrenage pignon disposé rotativement dans le corps du moteur et en inversant le sens. De cette manière, le décrochage du vilebrequin des bielles sera toujours impossible, puisque les bielles complémentaires étant toujours à quatre-vingt-dix degrés entre elles, formeront une sorte de barrure dynamique permanente.
Enfin, notons que l'induction de la force vers l'extérieur peut être activée par une came, ici, de forme ovale.
Notons en dernière analyse, que ces moteurs sont capables d'une action deux temps seulement à gaz et au surplus, filtrable à cent pour cent, si on applique les méthodes anti-refoulement expliquées dans les inventions antérieures du déposant.
On notera de plus, que tout le système précédemment décrit, peut être opposé : les bielles de traction devant des bielles de poussée, et agissant de façon tractive sur les bielles d'induction. Comme pour cette configuration, les pistons sont dans le sens de la longueur du système et que cette disposition ne paraît pas efficace, le déposant se borne ici, à noter cette possibilité.
Description sommaire des figures
La figure I est une coupe transversale d'un moteur à pistons conventionnel. On peut y constater que le couple est presque nul lors de l'explosion.
La figure II est une coupe transversale de la réalisation la plus élémentaire de l'invention, en n'utilisant simplement qu'un seul piston.
On y aperçoit qu'un piston agit sur des bielles leviers rattachées à un point d'appui, de manière à ce que ce soit elles qui soient responsables, de façon démultipliée, de la poussée sur le vilebrequin.
La figure III est une coupe schématique d'une réalisation de l'invention où sont utilisés de façon complémentaire deux pistons, engagés dans des cylindres disposés l'un en face de l'autre. On peut noter que le point de support a été enlevé et remplacé par un deuxième ensemble de bielles leviers et pistons.
La figure IV est une coupe schématique de la même invention pour laquelle quatre i pistons sont utilisés en combinaison. Dans cette version, parce que les cylindres doivent être fermés vers l'intérieur, les bielles de traction ont été placées à l'intérieur du quadrilatère formé par les pistons.
La figure V montre une première lacune de la dernière réalisation qui perd une ) partie du couple réalisé par les bielles de traction. En utilisant des bielles d'induction dont le poignet inférieur ne résiste pas à la traction, seule la poussée est conservée sur les bielles complémentaires.
La figure VI est une coupe transversale d'un moteur où on a utilisé des bielles simplement en "H", afin de s'assurer qu'uniquement la poussée sera utilisée. Ici, chaque ensemble de deux bielles complémentaires sera couplé à un vilebrequin, chaque vilebrequin tournant dans le sens contraire de l'autre, ce qui en empêche le décrochage, même si les bielles sont ouvertes sur leur base, chaque ensemble de bielles faisant clef au deuxième.
La figure VII est un schéma des diverses positions des bielles, et ce, à plusieurs moments du moteur.
Description détaillée des figures
La figure I représente une coupe transversale d'un moteur en phase d'explosion. ι Comme lors de l'explosion, en plus d'un angle d'attaque négatif 1 , le piston doit, à partir d'un faible parcours 2, entraîner le vilebrequin sur une plus grande distance 3, la puissance résultante a un ratio très faible par rapport à la puissance réelle de l'explosion.
> La figure II représente une coupe transversale d'un moteur à bielles tractrices.
Cette disposition permet d'inverser littéralement les rapports de vitesses entre le piston et le vilebrequin au moment de l'explosion, et par conséquent de produire un décommandement, cette fois-ci, favorable.
) Dans le corps d'un moteur 4 en effet, est disposé rotativement un vilebrequin 5, de même qu'un cylindre 6, dont l'ouverture est cependant dirigée vers l'extérieur du moteur. Dans ce cylindre est inséré de façon coulissante un piston 7, relié rigidement à une bielle qu'on nommera bielle fixe 8. On notera que la tête du piston fait face au
centre du moteur et que l'explosion poussera par conséquent le piston et sa bielle vers l'extérieur du moteur 9.
Dans le corps du moteur, dans une position opposée à ce premier ensemble sera disposé rigidement un point de rattachement fixe 10, auquel seront reliées des bielles de traction secondaires 11. Ce point sera appelé point d'appui des bielles de traction.
Quatre bielles de traction seront utilisées en conjonction pour transférer la puissance du piston au vilebrequin. Ces quatre bielles de traction seront reliées entre elles à ou vers leur extrémité, de manière à former un quadrilatère flexible. Nous nommerons point de rattachement 12, les points de liaison de ces bielles entre elles. Le premier point de rattachement sera relié à la bielle fixe du piston. Le point de rattachement opposé sera relié au point d'encrage. Les deux points de rattachement restants, reliant les bielles de traction principales 13 et secondaires 11 , seront reliés aux bielles d'induction 14 qui, elles-mêmes à leur tour, seront reliées aux manetons du vilebrequin 15.
On notera, puisque l'ensemble de pièces, dans l'immédiat, ne se déplace que dans un sens, que le vilebrequin ne sera pas placé au centre géométrique du système, mais au centre dynamique du système, à savoir, lorsque celui-ci est en milieu de course.
La dynamique du système pré-exposé sera donc la suivante : lors de l'explosion, la poussée vers l'extérieur du piston 9 et par conséquent sur sa bielle fixe, agira en traction 16 sur l'ensemble que forment les bielles de traction.
On notera qu'à leur tour, ces bielles, par les points de rattachement des bielles principales et secondaires à l'extrémité de la bielle d'induction, agiront en poussée 17 sur celles-ci.
T FR01/01569
Par conséquent on notera que le déplacement du piston 19 sera supérieur à celui de la bielles d'induction 20, et que par conséquent ce décommandement agira, contrairement à ce qui se passe dans les moteurs conventionnels, de façon à multiplier, plutôt qu'à réduire le couple.
La figure III est une coupe transversale d'un moteur à bielles de traction similaire à celui exposé précédemment, mais cette fois-ci, pourvu de deux pistons. Pour ce faire, le point d'encrage, ainsi que les bielles de traction secondaires ont été enlevés et remplacés par un deuxième ensemble de pistons et bielles de traction principales. Il faut noter qu'en tenant compte cette fois-ci, du double déplacement des pièces, le vilebrequin a été placé à la fois dans le centre géométrique et dynamique du moteur. Dans cette figure, un vilebrequin 5 est monté rotativement dans le corps 4 d'un moteur. Deux pistons 7 sont insérés de façon coulissante, tête vers le centre, dans deux cylindres 6 disposés de façon opposée de chaque côté du vilebrequin, ce qui force l'explosion vers l'extérieur.
Chaque piston est muni d'une bielle fixe. Quatre bielles de traction principales 13 sont réunies entre elles à ou vers leur extrémité, de manière à former un quadrilatère flexible. Deux points opposés de rattachement des bielles 12 sont reliés aux bielles i fixes, alors que les deux extrémités complémentaires sont reliées aux bielles d'induction 14 qui, elles-mêmes, sont reliées à leur seconde extrémité, aux manetons du vilebrequin 15.
La dynamique de ce moteur sera similaire à celle énoncée précédemment. Lors de
) l'explosion, les deux pistons se déplaçant dans des directions opposées, forceront la déformation aplanie du quadrilatère formé par les bielles de traction, agissant en traction 16 sur celles-ci. Cette traction sera transformée en poussée 17 aux points de rattachement des bielles aux bielles d'induction. La vitesse de déplacement des
pistons étant supérieure à celle des bielles d'induction, il se produira un effet de décommandement qui démultipliera le couple du moteur positivement.
On notera de plus, que de façon à favoriser la déconstruction égale de chaque côté du système, on pourra soit faire communiquer les pressions des chambres de combustion, soit se servir d'un moyen mécanique, tel par exemple deux engrenages droits imbriqués à un même engrenage pivot.
La figure IV est une réalisation similaire de la même invention, utilisant quatre pistons.
On notera dès lors, parce que le cylindre doit être fermé vers le centre, qu'on doit placer le quadrilatère des bielles de traction à l'intérieur de celui formé par les pistons 7.
La figure V montre un premier type de bielles pouvant être utilisé de manière à, pour ces réalisations à quatre pistons, ne pas utiliser ces bielles fixes du point de vue de leur traction, mais seulement de leur poussée.
En munissant la partie inférieure du poignet d'un moyen tel un ressort 30, permettant au coussinet de s'abaisser 31 suffisamment pour que la force réelle soit obligatoirement transférée par l'ensemble de bielles de traction à l'ensemble de bielles d'induction complémentaires, on préserve les acquis du couple, même en utilisant quatre pistons.
La figure VI montre comment utiliser, toujours pour une disposition de quatre pistons, des bielles d'induction sans aucun poignet inférieur.
Pour ce faire, il faut utiliser deux ensembles de manetons 15 tournant en sens contraire 40, chaque ensemble raccordant les pistons opposés. De cette manière, les
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11
bielles sont toujours entre elles dans un angle de quatre-vingt-dix degrés et aucun décrochage du vilebrequin n'est possible.
Pour produire le mouvement contraire des paires de manetons, on peut procéder de la façon suivante : on peut relier un premier ensemble 42 de manetons à un vilebrequin, et monter de façon rotative un deuxième ensemble 43. Il faut ensuite munir le vilebrequin et ce deuxième ensemble, chacun d'un engrenage 44, ces engrenages 43, 44 étant à leur tour reliés à un engrenage pignon 45 fixé rotativement dans le corps du moteur et en inversant les mouvements.
La figure VII est une coupe schématique de la clef formée par les bielles sur les manetons à plusieurs moments du moteur.
Claims
• REVENDICATIONS -
Dans une machine, telle un moteur, une pompe, un compresseur, comprenant en composition :
• un corps de la machine, dans lequel sont disposés rigidement un cylindre, et dans la partie opposée, un point d'encrage des bielles de traction secondaires, et rotativement entre ces éléments, un vilebrequin,
• un cylindre, dont l'orientation placera préférablement la tête dans la partie la plus rapprochée du centre, et dans lequel sera disposé de façon coulissante un piston,
• un piston, inséré dans le cylindre et relié rigidement à une bielle,
• une bielle reliant le piston au quadrilatère de bielles de traction,
• quatre bielles de traction reliées entre elles à leur extrémité, de façon à former un quadrilatère et quatre points de rattachement, dont un premier sera relié à la bielle fixe, dont le point de rattachement opposé sera relié au point d'encrage, alors que les deux points de rattachement complémentaires, latéraux, seront reliés aux bielles d'induction,
• deux bielles d'induction reliant les bielles de traction au maneton du vilebrequin,
• un vilebrequin monté rotativement dans le bloc et dont les manetons sont rattachés aux bielles d'induction.
Dans une machine, telle un moteur, une pompe, un compresseur, comprenant en composition :
• un corps du moteur dans lequel sont disposés rigidement deux cylindres dans des positions opposées, et de telle manière que la tête de ceux-ci soit située vers le centre du moteur , et rotativement, un vilebrequin,
• deux pistons insérés chacun de façon coulissante dans un cylindre, et rattachés rigidement chacun à une bielle fixe,
• deux cylindres dont les chambres d'explosion sont vers le centre du moteur,
• quatre bielles de traction reliées entre elles de façon à former un quadrilatère, et dont les points de rattachement des bielles entre elles sont à leur tour rattachés, pour les points verticaux aux pistons, et pour les points opposés aux bielles d'induction,
• deux bielles d'induction reliant les manetons du vilebrequin aux points latéraux de rattachement des bielles de traction,
• un vilebrequin muni de deux manetons, et monté rotativement dans le bloc du moteur.
Un moteur selon la revendication 2, dont les deux pistons sont insérés dans un même cylindre.
Un moteur selon la revendication 2, dont les pistons sont indirectement reliés par un moyen tel des engrenages droits imbriqués à un engrenage pivot.
Une machine, selon la revendication 2, mais comprenant quatre pistons.
Une machine, selon la revendication 3, dont les poignets inférieurs de bielle sont flexibles et supportés par des moyens d'absorption tels des ressorts.
7. Une machine, telle un moteur, une pompe, un compresseur, comprenant en composition :
• un corps de la machine, dans lequel sont disposés quatre cylindres de façon opposée et dont les têtes sont dirigées vers le centre, et rotativement un vilebrequin principal,
• quatre pistons insérés de façon coulissante dans le cylindre et rattachés chacun, à une bielle fixe,
• quatre bielles fixes, chacune rattachée à une de leurs extrémités au piston et à leur extrémité opposée aux points de rattachement, aux bielles d'induction,
• quatre bielles de traction, reliées entre elles de manière à former un quadrilatère flexible, et dont chaque point de rattachement est relié à la fois aux bielles fixes et aux bielles d'induction
• quatre bielles d'induction reliées chacune à un des manetons des vilebrequins principaux et subsidiaires,
• un vilebrequin principal muni de deux manetons et d'un engrenage imbriqué à l'engrenage d'inversion,
• un vilebrequin subsidiaire, lui aussi muni de deux manetons, monté rotativement autour du premier, et lui aussi muni d'un engrenage imbriqué à l'engrenage d'inversion,
• un engrenage d'inversion monté rotativement dans le bloc, de manière à être imbriqué aux deux engrenages respectifs dees vilebrequins.
8. Un moteur selon les revendications 1 , 2 et 4, et comprenant plusieurs ensembles de systèmes complets.
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