FR2608711A1 - Dispositif de transformation d'un mouvement lineaire alternatif en un mouvement de rotation - Google Patents

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    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/047—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft with rack and pinion
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    • F16H—GEARING
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    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • F16H19/043—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack for converting reciprocating movement in a continuous rotary movement or vice versa, e.g. by opposite racks engaging intermittently for a part of the stroke

Abstract

DISPOSITIF DE TRANSFORMATION D'UN MOUVEMENT RECTILIGNE ALTERNATIF EN UN MOUVEMENT CIRCULAIRE CONTINU, NOTAMMENT POUR MOTEURS THERMIQUES. SELON L'INVENTION, CE DISPOSITIF COMPREND UN PISTON 11 A LA PARTIE INFERIEURE DUQUEL EST FIXEE UNE CREMAILLERE DOUBLE 3, 4 DONT LES DENTS ENGRENENT SUCCESSIVEMENT AVEC LES DENTS D'UN PIGNON 2 SOLIDAIRE DE L'ARBRE-MOTEUR 1. APPLICATIONS : REDUCTION DU POIDS ET AMELIORATION DU RENDEMENT DES MOTEURS.

Description

DISPOSITIF DE TRANSFORMATION D'UN MOUVEMENT LINEAIRE
ALTERNATIF EN UN MOUVEMENT DE ROTATION
La présente invention a pour objet un dispositif de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en un mouvement circulaire uniforme destiné en particulier, mais non exclusivement, aux moteurs thermiques notamment de véhicules automobiles.
Les moteurs thermiques à cycle de Beau de Rochas sont bien connus. Dans ces moteurs, les transformations des mouvements du piston sont effectuées par un dispositif bielle-manivelle, la tige du piston étant montée pivotante d'une part sur le piston lui-même et, d'autre part, sur un vilebrequin. Cela conduit à l'existence de couples parasites à tous les niveaux de fonctionnement, et notamment au point mort haut, qui nuisent notablement au rendement du moteur.
Afin de remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé et réalisé un moteur rotatif dans lequel un piston tourne à l'intérieur d'une chambre multilobée dont au moins une comporte une bougie provoquant l'ignition d'un mélange gazeux comprimé.
Mais, il s'est avéré que, malgré l'excellence du principe, il subsistait des problèmes d'étanchéité au niveau des joints et de consommation, de sorte que ce moteur a été plus ou moins abandonné.
La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients des dispositifs connus.
Selon la présente invention, le dispositif de transformation de mouvement pour un moteur thermique est caractérisé en ce qu'il comprend un piston sur lequel est fixée une double crémaillère, avec laquelle engrênent successivement les dents d'un pignon solidaire d'un arbre.
Ainsi, le vilebrequin peut être supprimé. Mais l'on conserve le principe du mouvement alternatif du piston ainsi que tous les avantages des nombreux travaux de développement effectués dans ce domaine. La suppression du vilebrequin entraîne la disparition des couples parasites mentionnés plus haut. Mais, la structure générale du moteur n'est pas modifiée, le poids de celui-ci pouvant être considérablement réduit.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le pignon est constitué par un demi-cylindre tournant toujours dans le même sens et dont les dents engrênent avec une crémaillère dans le sens ascendant correspondant à la compression, et avec la seconde crémaillère, dans le sens descendant correspondant à la détente-admission. Le fait de n'utiliser qu'un pignon hémicylindrique -évite un double entraînement de sens opposés qui bloquerait tout mouvement.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le pas des dents du pignon et/ou de la crémaillère est variable.
Le mouvement de l'arbre moteur doit être un mouvement rotatif à vitesse continue, la vitesse ne dépendant que de l'admission des gaz. Mais en fonction de la phase du cycle, l'accélération du piston n'est pas constante, cette accélération étant maximale au moment de l'explosion.
Le calcul des dentures du pignon et des crémaillères permet d'obtenir un mouvement sans à-coups beaucoup plus uniforme.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent - la figure.1, un moteur selon l'invention, le piston étant au
point mort haut ; - la figure 2, le même moteur avec le piston au point mort
bas - la figure 3, une vue schématique en perspective d'un moteur
à deux pistons.
Sur les figures, la référence 1 représente un arbre moteur qui tourne dans le sens sinistrorsum d'un mouvement continu, sous la dépendance de l'alimentation des cylindres. L'arbre 1 porte au moins une demi-couronne dentée 2 ou pignon qui est solidaire de l'axe 1 et tourne à la même vitesse. Le pignon 2 engrêne successivement avec deux crémaillères 3 et 4 orthogonales à l'axe de l'arbre moteur 1.
Les crémaillères 3 et 4 sont réunies à leur partie supé- eure par une entretoise 5. Au centre de l'entretoise 5 est fixée l'extrémité inférieure d'une tige 6 de piston dont la seconde extrémité est reliée rigidement au piston 11.
Le piston il est un piston classique portant à sa partie supérieure des joints 7 et se mouvant d'un mouvement rectiligne alternatif dans une chambre â ou cylindre, éventuellement chemisée, fermée par une culasse 10. L'allumage du mélange introduit et extrait par les soupapes 9 est provoqué de façon classique par une bougie 12.
La liaison entre la tige 2 du piston et l'élément de réunion des crémaillères 3 et 4 est rigide. Cette caractéristique permet d'éviter la présence de paliers devant être lubrifiés.
Afin d'éviter l'engrênement simultané des dents du pignon 2 avec les deux crémaillères aux points morts haut et bas, il est possible de supprimer quelques dents dans le haut de la crémaillère 3 et dans le bas de la crémaillère 4.
Sur la figure 1, le cylindre est au point mort haut.
L'explosion se produit, avec éventuellement un calage de l'allumage et le piston il est chassé vers le bas, ce qui transforme la force thermodynamique de l'explosion en force motrice qui, par l'intermédiaire des dents de la crémaillère et du pignon 2, est appliquée sur l'arbre 1. Au cours de ce mouvement descendant de la crémaillère 3 qui correspond à la détente et à l'admission, le pignon 2 tourne sensiblement de 1800 pour arriver à la position représentée sur la figure 2.
Au cours de ce mouvement de descente, les dents du pignon 2 ne portent que sur la crémaillère 3. Sous l'influence de la rotation de l'arbre 1 qui peut résulter soit de la présence d'un volant, soit de la présence d'au moins un autre ensemble piston-cylindre, le pignon 2 continue sa rotation et ses dents viennent engrêner avec la crémaillère 4, les dents de la crémaillère 3 n'étant pas en prise puisqu'elles sont en regard de la partie "évidée" du pignon. La rotation de l'arbre 1 provoque la remontée du piston 11 dans le cylindre 8 et l'étape de compression du mélange. A la fin du mouvement de montée du piston la position des différents organes est celle qui est représentée sur la figure 1. L'expiosion se produit et le cycle se poursuit. Les dents du pignon 2 et des crémaillères peuvent être régulièrement espacées. Toutefois, afin de tenir compte des accélérations du piston, il est possible de calculer un espacement variable des dents, de sorte que le mouvement de rotation du pignon 2 soit parfaitement continu et, par exemple, de prévoir des dents plus espacées à l'avant qu'à l'arrière du pignon 2.
La figure 3 représente schématiquement un moteur à deux pistons, cas dans lequel les pistons 11 et par suite les pignons 2 sont en opposition de phase, c'est-à-dire que lorsque l'un des pistons monte, l'autre descend et vice-versa.
On voit clairement sur cette figure que, à tout moment, le pignon 2 n'engrêne qu'avec une crémaillère et une seule.
Sur la figure 3, le premier piston est en phase motrice transmise par la crémaillère 3, alors que le second piston est levé par la crémaillère 4. L'arbre 1 tourne dans des paliers 13 dont un seul est représenté sur la figure 3.
Bien entendu, le nombre de cylindres d'un moteur peut être quelconque, les pignons 2 étant calés sur l'arbre 1 de manière appropriée.
Mais, la suppression du vilebrequin traditionnel permet de réaliser un gain de poids important et conduit à une plus grande facilité de fabrication.
Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de transformation d'un mouvement rectiligne
alternatif en un mouvement circulaire continu, notamment
pour moteurs thermiques, caractérisé en ce qu'il comprend
au moins un piston (11) mobile dans un cylindre (8) à la
partie inférieure duquel est fixée une crémaillère
double (3, 4) dont les dents engrênent successivement avec
les dents d'un pignon (2) solidaire de l'arbre-moteur (1).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que
le pignon (2) est constitué par une demi-couronne
cylindrique dont les dents engrênent avec la
crémaillère (4) dans le sens ascendant de compression et
avec la crémaillère (3) dans le sens descendant de
détente-admission.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que le pas des dents du pignon (2) et des
crémaillères (3, 4) est variable.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les crémaillères (3, 4)
sont réunies à leur partie supérieure par une
entretoise (5) sur laquelle est rigidement fixée la
tige (6) du piston dont la seconde extrémité est solidaire
du cylindre.
5. Moteur thermique comprenant au moins un dispositif tel que
caractérisé ci-dessus.
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