WO2004031538A1 - Moteur a pistons alternatifs - Google Patents

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WO2004031538A1
WO2004031538A1 PCT/FR2003/002738 FR0302738W WO2004031538A1 WO 2004031538 A1 WO2004031538 A1 WO 2004031538A1 FR 0302738 W FR0302738 W FR 0302738W WO 2004031538 A1 WO2004031538 A1 WO 2004031538A1
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WO
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piston
intermediate shaft
cylinder
connecting rod
engine
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Application number
PCT/FR2003/002738
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English (en)
Inventor
Ziad Elias Sakr
Original Assignee
Moukarzel, Badih, Faouzi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F02B75/246—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "pancake" type, e.g. pairs of connecting rods attached to common crankshaft bearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/08—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine which comprises at least one piston movable in reciprocating translation, at least one cylinder associated with said at least one piston, means for transforming this translational movement into a continuous rotation of an engine output shaft.
  • the piston After combustion of the gases in the cylinder head, the piston is pushed in the direction of the main axis of the cylinder.
  • the axis of the connecting rod attached to the piston makes an angle ⁇ with the axis of the piston.
  • the thrust force carried by the axis of the connecting rod is broken down into a useful component carried by the axis of the cylinder and into a normal component, perpendicular to the axis of the cylinder.
  • This normal component has the effect of tightening the piston against the cylinder and, consequently, of generating friction at the level of the piston / cylinder contact, which results in wear of the piston and of the cylinder.
  • the invention aims to provide an internal combustion engine substantially overcoming these drawbacks.
  • said means for transforming this translational movement into a continuous rotation of an output shaft of the engine comprise an intermediate shaft which is driven in alternating rotation about its main axis by the translation of said at least one piston, and a connecting rod which cooperates with the intermediate shaft and an eccentric integral in rotation with the output shaft.
  • the reciprocating translational movement of the piston in the cylinder is first transformed into an alternating rotational movement. It is understood that there is no change in direction of the thrust force unlike the conventional engine operating with connecting rods and a crankshaft.
  • the intermediate shaft is driven in alternating rotation. That is to say that the intermediate shaft rotates alternately clockwise, then anti-clockwise depending on the direction of movement of the piston.
  • the mechanical power transfer between the piston and the intermediate shaft is carried out in the contact area of these two elements.
  • the piston is formed by two coaxial piston heads, each positioned at one end of the piston, and each of the heads is movable in one of said at least one cylinder.
  • the piston heads located at the ends of the piston have the same shape, are cylindrical and their main axes coincide and extend in the longitudinal direction of the piston.
  • each of the piston heads moves back and forth in translation in the cylinder associated with it.
  • the engine comprises a set of two pistons movable back and forth along parallel axes, and the intermediate shaft is arranged transversely between the two pistons and has a drive surface cooperating with respective drive surfaces of the two pistons, so that said intermediate shaft is driven in alternating rotation by the displacement in phase opposition of the two pistons.
  • the engine has four piston heads, each movable in a cylinder associated with it.
  • the pistons move in translation in the direction of the main axes of the piston heads.
  • the movements of the two pistons are linked in such a way that when one piston moves in one direction, the other piston moves in the opposite direction.
  • the axes of the two pistons are distinct.
  • the first piston head of this first piston is in TDC position and the other head is in PMB position.
  • the other piston is also in the extreme position and the first head of the second piston which is oriented in the same direction as the first piston head of the first piston, is in the PMB position.
  • the second head of the second piston is in the TDC position.
  • the drive surface of a piston extends in the longitudinal direction of the piston.
  • the movement of the intermediate shaft can be broken down into two phases:
  • the first phase of the movement is the movement of the first piston in one direction which is accompanied by the movement of the second piston in the opposite direction and the rotation of the intermediate shaft in a first circular direction.
  • the second phase of the movement is the displacement of the first piston in the opposite direction to that which it had in the first phase, this displacement being accompanied by the displacement of the second piston in the direction opposite to the first piston and the rotation of the tree in a direction opposite to the first circular direction.
  • the drive surface of a piston is a rack and the drive surface of the intermediate shaft has a toothing capable of cooperating with said rack.
  • the rack of a piston is a herringbone rack which has the advantage of maintaining the direction of movement of the pistons.
  • the racks of the two pistons are identical, but the rafters are oriented in opposite directions.
  • the intermediate shaft preferably has a peripheral chevron toothing which meshes with the toothing of the racks of the pistons.
  • the connecting rod is arranged transversely relative to the intermediate shaft and has a driving surface cooperating with a driving surface of the intermediate shaft, in such a way that said connecting rod is driven in back-and-forth translation. by the alternating rotation of the intermediate shaft.
  • the driving surface of the connecting rod is a rack and the driving surface of the intermediate shaft has a toothing capable of cooperating with said rack.
  • the rack is of the herringbone type. This helps guide the movement of the connecting rod relative to the intermediate shaft.
  • This rack can however be of the rack type with straight teeth.
  • the reciprocating translational movement of the connecting rod is transformed into a continuous rotational movement via the eccentric.
  • the output shaft behaves like a crankshaft.
  • the connecting rod is mounted in rotation on an eccentric part of the output shaft, called eccentric, in such a way that the displacement of the connecting rod causes the rotation of the output shaft around its axis main.
  • the connecting rod and the intermediate shaft are held in cooperation by means of a holding part.
  • this holding part ensures both the translational guidance of the connecting rod and the maintenance of contact between the connecting rod and the intermediate shaft.
  • the engine further comprises a cylinder block in which the cylinders are housed.
  • the intermediate shaft is rotatably mounted in the cylinder block around an axis orthogonal to the axes of the cylinders. We therefore understand that this improves the compactness of the engine.
  • the engine further comprises two valves.
  • the engine comprises at least one intake valve allowing the opening and closing of the entry of the air / fuel mixture into the cylinder and an exhaust valve for opening and closing an orifice through which the burnt gases are evacuated .
  • the valves are advantageously hydraulically operated.
  • the valve is then preferably secured to a rod of a hydraulic cylinder which makes it possible to move the valve from a rest position in which it closes an orifice towards an actuated position in which this orifice is opened.
  • the hydraulic control of the valves is supplied by a distribution system and this distribution system is controlled by a cam kinematically connected to the output shaft by means of gears.
  • the distribution system allows the opening and closing of intake and exhaust ports.
  • the distribution system includes a hydraulic fluid reservoir, hydraulic conduits for supplying fluid to the valve controls, and injection devices for injecting the fluid coming from the reservoir into the conduits.
  • the cam successively actuates said injection devices to successively control the movement of the valves.
  • the motor comprises a single cam driven in rotation and the speed of said cam is equal to half the speed of rotation of the output shaft.
  • the cam is mounted in free rotation around the intermediate shaft and it is rotated by the rotation of the output shaft.
  • actuators are arranged in pairs around the cam. Each pair of actuators includes an actuator to control an intake valve and an actuator to control an exhaust valve.
  • two actuators of the same pair are adjacent.
  • two consecutive intake actuators form an angle of 90 ° and two consecutive exhaust actuators form an angle of 90 °.
  • FIGS. 1 to 4 represent the cylinder block in a perspective view
  • FIGS. 5 and 6 represent a perspective view of the engine without the cylinder head;
  • FIG. 7 is a perspective section of the engine;
  • FIG. 8 is a front view of the interior of the cylinder head of the engine.
  • FIG. 9 is a side view of the cylinder head
  • FIG. 10 is a perspective view of the cylinder head
  • FIGS. 11 and 12 represent an exploded perspective view of the cylinder head
  • FIG. 13 is a perspective view of the element (a) of the cylinder head of the engine
  • FIG. 14 is a perspective view of the element (b) of the cylinder head of the engine.
  • FIG. 15 is a perspective view of the element (a) of the cylinder head showing two intake and exhaust ports;
  • FIG. 16 is a perspective view of the element (b) of the cylinder head;
  • FIG. 17 is a bottom view of the engine showing the cylinder head mounted;
  • FIG. 18 is a front view in section of the motor along a plane transverse to the intermediate shaft
  • FIGS. 19 and 20 represent a perspective view of the engine with the cylinder block and the pistons cut along a plane transverse to the intermediate shaft;
  • FIGS. 21 and 22 represent a perspective view of the engine mechanism (the cylinder block and the cylinder head are not shown);
  • FIG. 23a is an exploded view in section of the adjustment system along an axial plane;
  • FIG. 23b is a perspective view of a piston head
  • FIG. 24a is a front view of the lower part of the connecting rod;
  • FIG. 24b is a perspective view of the intermediate shaft;
  • FIG. 25a is a perspective view of the connecting rod;
  • FIG. 25b is a perspective view of the racks of the pistons
  • FIG. 26a is a perspective view of the connecting rod mounted on the output shaft
  • FIG. 26b is a perspective view of the output shaft
  • FIG. 27 is a front view in section of the distribution system and of a valve in the rest position.
  • FIG. 28 is a front view in section of the distribution system and of an actuated valve.
  • FIG. 29 is a front view of the oil pressure regulator in its rest position
  • FIG. 30 is a front view of the oil pressure regulator in the actuated position
  • FIG. 31 is a front view of the distribution system and the angular positions of the actuators
  • FIG. 32 is a perspective view of the engine on the distribution system side
  • FIG. 33 is a sectional view of a valve in the rest position and of a valve in the actuated position
  • FIG. 34 is a front view in section on a meridian plane of the pressure regulator
  • FIGS. 35 to 38 show the distribution system and the position of the cam in four positions corresponding to the four times of the engine cycle
  • FIG. 39 is a perspective view of the engine on the distribution system side with the connecting rod mounted.
  • FIG. 40 is a perspective view of the engine on the cylinder head side
  • FIG. 41 is a perspective view of the motor on the casing side
  • FIG. 42 is a perspective view showing the cylinder head and the steering wheel.
  • FIG. 43 is a perspective view of a detail of the casing. As seen in Figures 1 to 4, The cylinder block 58 is composed of a single piece comprising the cylindrical parts of the cylinders and playing the role of a crankcase for the oil.
  • Two other holes 64 were vertically dug in the middle of the block, above and below. These two holes are threaded to each receive two screws which serve for an adjustment system.
  • the cylinder block is hollowed out with tubing 68 around the cylinders which is used for the circulation of the cooling water.
  • An axis 11 fixed on the block is used for mounting the intermediate gear 69.
  • the cylinder block In the cylinder block is mounted the group of organs influenced by the force of explosion.
  • This new technique of the internal combustion engine comprises two cylinder heads and each cylinder head is made up of two parts (a) and (b), visible in FIGS. 8 to 17.
  • the combustion chambers 40 On the part (a) are hollowed out the combustion chambers 40 in the shape of a U where the seats 41 are placed.
  • the seats are circular orifices placed between one of the intake or exhaust pipes. These circular orifices are closed and open by the intake 42 and exhaust 43 valves which move in the guides 44 mounted on the part (a).
  • the intake and exhaust valves make an angle of 90 ° with the axes of the cylinders. This angle is not fixed, it can be variable between 90 ° and 180 ° taking into account the volume of the motor after this variation.
  • the cylinder head is hollowed out with pipes 45 which serve for the admission of fresh gases and two other pipes 46 which serve to evacuate the exhaust gas.
  • the intake valves 42 are paired, they are then connected to the same tubing 45 while the exhaust valves 43 are separate, so each valve has its own tubing 46.
  • On the screws 49 of the part (a) are mounted the hydraulic systems 48. These hydraulic systems 48 ensure the opening and closing of the valves.
  • Six holes are dug on the part (a), three threaded holes 50 on the side of the combustion chamber in order to fix the part (b) on the part (a) by screws.
  • the thickness of the joint (c) must be greater than that dug in the part (a), and when fixing the part (b) on the part (a), the joint is pressed so that it undergoes good seal.
  • the part (b) is hollowed out with a tube 52 which is used for the circulation of the cooling water.
  • Two holes 53 are threaded to fix the candles.
  • Three holes 54 are used to fix the part (b) on the part (a) by screws 55. After fixing the part (a) on the part (b), they can be considered as being a single part ( a, b).
  • the three holes 56 in the part (a) and the three holes 57 in the part (b) are used to fix the part (a, b) with screws on the cylinder block 58.
  • the seal between the cylinder block and the cylinder head or the part (a, b) is secured by a seal.
  • FIG. 18 to 22 show more particularly the pistons El, E2.
  • Each piston has two piston heads 2 able to move in the cylinders.
  • a piston head 2 is shown in Figure 23b.
  • the piston El is formed by a rack 1 on which the piston heads 2 are fixed on both sides.
  • the rack 1 has two bored bosses 1a which receive the axis 14. It also has two grooves 1b for receiving the needles 5.
  • the piston E2 is identical to the piston El.
  • the racks 1 are arranged face to face, their herringbone teeth make it possible to obtain a balance in the direction of movement of the rack. Because of the angle ⁇ of the teeth of gear 3 and of rack 1, the normal component N pushes rack 1 outwards, which could cause the teeth to malfunction.
  • the adjustment system 4, shown in FIG. 23a is therefore designed to hold the rack 1 on the gear 3 in order to obtain proper operation. It can be used at the same time after some wear of the needles 5, the teeth of the rack 1 and the gear 3.
  • the adjustment system 4 is composed of a block 6 in which a circular groove has been dug 7. On the same center, a hole 8 has been dug for the adjustment screw 9 in order to hold the block 6 on the needles 5 and resist the normal component N.
  • a spring 10 is mounted in the circular groove 7 between the block 6 and the adjusting screw 9. This spring 10 serves to hold the needles 5 on the rack 1 to avoid having a sliding between the rack 1 and needles 5.
  • Another screw 12 is used to obtain a counter-screw to fix the adjustment system 4.
  • a boss 13 which is bored to receive the axis of the piston 14.
  • On the periphery of the piston head 2 are hollowed out circular grooves 15 intended to receive the segments 16 which provide the seal and the oil scraper segment.
  • the axis 14 which connects the rack 1 to the piston head 2 has the same direction as that of the movement of the adjustment system 4 (vertical).
  • a support between the boss 1a of the rack 1 on the boss 13 of the piston head 2 and of the piston head 2 on the walls of the cylinder 17 takes place when the adjustment system is used after a certain wear of the needles 5 , the teeth of the rack 1 and the gear 3. The vertical play created between these members avoids this support.
  • the two pistons El and E2 are linked together by the gear 3 which allows them to perform a back-and-forth movement and in the opposite direction in the cylinders 59, 62 and 60, 61.
  • the intermediate shaft 18 links the gear 3 to the gear 19.
  • the connecting rod 21, shown in FIGS. 25a and 26a, has the shape of a rack 22.
  • the teeth of the rack 22 are chevron so that there is a balance in the direction of movement of the connecting rod 21.
  • the connecting rod 21 has two grooves 21b for receiving the needles 25.
  • the rack 22 of the connecting rod 21 is applied to the gear 19 and held on this gear 19 by a holding piece 23.
  • the teeth of the gear 19 are chevron.
  • This holding part 23 has an adjustment system 24 used after a certain wear of the needles 25 on the connecting rod 21 on one side and of the toothing of the rack 22 of the connecting rod 21 on the toothing of the gear 19 of the other side.
  • This adjustment system 24 is composed of a block 26 pierced with a hole 27 for a spring 28 mounted between the block 26 and the wall of the mechanism.
  • the spring 28 serves to hold the needles 25 on the connecting rod 21 to prevent slipping because these needles 25 are mounted in a vertical position with the connecting rod 21.
  • the holding mechanism is mounted on the intermediate shaft 18 on one side, and maintains the connecting rod 21 on the gear 19 by the arm 29 of the holding part 23 on the other hand.
  • a bearing 3 is interposed between the head 30 of the holding part 23 and the intermediate shaft 18.
  • the connecting rod 21 is connected to an eccentric in the form of a crankshaft 31 which, in turn, transforms the reciprocating movement of the "assembly" piston head 2- racks 1, shaft 18 and connecting rod 21 in a continuous circular rotation movement.
  • a bearing k is inserted between the head 32 of the connecting rod 21 and the crank pin 33 of the crankshaft 31.
  • crankshaft 31 is mounted on the cylinder block by bearings H which can withstand the axial and radial forces of the crankshaft 31.
  • the gear 34 fixed on the crankshaft 31, transmits a rotary movement to the distribution system.
  • the mounting of a flywheel 35, shown in Figure 42, on the crankshaft 31 produces an adjustment system used after some wear of the bearings H of the crankshaft 31.
  • the crankshaft 31 has at one of its ends external teeth 36 where the flywheel 35 is mounted, and on this end, a threaded hole 37 is hollowed out into which the adjustment screw 37a can be screwed after mounting the flywheel 35.
  • a threaded hole 37 is hollowed out into which the adjustment screw 37a can be screwed after mounting the flywheel 35.
  • two quarter moon for two screws 38 are dug. They are screwed into two threaded holes 39 in the flywheel 35 and serve to fix the adjustment system.
  • the distribution, shown in FIGS. 27 to 32, is the set of members which make it possible to open and close the intake and exhaust ports at the times necessary for the operation of the engine.
  • the role of the valve is to open or close an orifice.
  • valve To close the orifice, the valve must be able to be placed on a fixed surface called "seat".
  • the seat is located inside the combustion chamber in the cylinder head.
  • valve rises Only the lifting of the valve is controlled by the motor. The closing is ensured by a return spring.
  • the valves are hydraulically operated. Injection devices 72, 73, 74 and 82 are provided for supplying the hydraulic conduits with pressurized fluid.
  • the gear 34 which is fixed on the crankshaft 31 transmits the rotary movement to an intermediate gear 69 which, in turn, transmits this movement to a third gear 70 where a single cam 71 is fixed which rotates at half speed of the crankshaft for the four-stroke engine.
  • the gear 70 has twice as many teeth as the gear 34.
  • the gear 70 on which the cam 71 is fixed, and the ring 72 have the same center.
  • the ring 72 is pierced with nine holes 73 which act as cylinders 73.
  • these cylinders 73 are pistons 74 which have a reciprocating movement controlled by the cam 71.
  • the piston 82 of all the pistons 74 which are on the ring 72 is intended to supply the oil distribution system after mounting the system, when the engine is started after the engine is idle, and when the engine is running. .
  • This piston 82 discharges the oil into a pressure regulator 83 which puts the system at a low pressure (3 to 5 bars).
  • the eight cylinders 73 drilled in the ring 72 are each hollowed out with an orifice 84 at the end of the stroke of the piston 74 which has the role of bringing the oil from the regulator 83 to the cylinders 73 through the pipe 85. It is a part of the system that ensures the opening and closing of the valve.
  • a valve shown in Figure 33, consists of a cylinder 75 in which the oil circulates which, by the pressure it produces on the piston 76, presses the latter on the boss 78 of the valve stem 77 to ensure the opening of the latter.
  • the piston 76 is also hollowed out with an orifice 86. This orifice is used for an automatic exhaust of the air found in the circuit after mounting the system or starting the engine following a rest phase, in order to obtain good operation.
  • a seal 44a is mounted on the guide 44 and on the valve stem to ensure a good seal between the hydraulic system 48 and the intake and exhaust manifold.
  • a nut 75a in the cylinder 75 is used to mount the hydraulic system 48 on the screws 49 of the part (a) of the cylinder head.
  • the end of the stem of the valve 77 comprises a device having a groove 79 intended to fix the cup which will serve as a seat for the return spring 80.
  • the return spring 80 is supported at one of its ends on the cylinder 75 and at the other end on two half-moons 81 which simultaneously play the role of keys and cup.
  • the return spring 80 ensures the closing of the valve when the cam 71 does not act.
  • the operating principle of the piston 82 which feeds the distribution system is as follows: when the cam 71 acts on the roller of the piston 82, the piston enters the cylinder and closes the orifice 90 which serves to suck up the oil contained in the cylinder. The oil is then discharged towards the regulator 83 through the valve 91 which allows the circulation of the oil from the piston 82 to the regulator 83 and not in the opposite direction.
  • the regulator 83 is composed of a cylinder 93, a piston 94 and a spring 95.
  • Figures 35 to 38 illustrate the operation of the new engine. It is a four-stroke internal combustion engine; each piston head executes a time; the distribution of explosions occurs successively from one cylinder to another according to the following table:
  • the distribution of the intake actuators 99 on the ring 72 must be such that the actuators form an angle of 90 ° therebetween, the same applies to the exhaust actuators ÎOO.
  • the direction of rotation of the cam 71 is the same as that of the hands of a watch.
  • the exhaust actuators 100 form an angle ( ⁇ ) with the intake actuators 99 but counterclockwise, that is to say that they are advanced relative to the actuators d 'intake 99 (this angle ( ⁇ ) may not be fixed, it can be changed, but taking into account the opening angle of the intake and exhaust valves).
  • the ring 72, the gear 70 on which is fixed the cam 71, and the intermediate shaft 18 have the same center.
  • the gear 70 is then mounted on the intermediate shaft 18 where a bearing i is inserted between them while the ring 72 is fixed to the cylinder block 58.
  • the crankcase 101 also serves as an oil reservoir.
  • this type of engine is divided into two parts (D) and (E). As this engine does not have an oil pump, the components are then lubricated by bubbling.
  • Part (D) is separated from part (E) by an O-ring 102 mounted on the intermediate shaft 18 and under the gear 70. Each part contains a certain amount of oil.
  • Another O-ring 103 is mounted on the crankshaft to prevent oil from leaking from the outer bearing.

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Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion interne comprenant au moins un piston mobile en translation en va-et-vient, au moins un cylindre associé audit au moins un piston, des moyens pour transformer ce mouvement de translation en une rotation continue d'un arbre de sortie du moteur. Selon l'invention, lesdits moyens comportent un arbre intermédiaire (18) qui est entraîné en rotation alternative autour de son axe principal par la translation dudit au moins un piston (E1, E2), et une bielle (21) qui coopère avec l'arbre intermédiaire et un excentrique (33) solidaire en rotation avec l'arbre de sortie (31).

Description

MOTEUR A PISTONS ALTERNATIFS
La présente invention concerne un moteur à combustion interne qui comprend au moins un piston mobile en translation en va-et-vient, au moins un cylindre associé audit au moins un piston, des moyens pour transformer ce mouvement de translation en une rotation continue d'un arbre de sortie du moteur.
On connaît déjà des moteurs à combustion interne comportant des pistons solidarisés en rotation à des bielles, elles-même montées sur un vilebrequin.
Après la combustion des gaz dans la culasse, le piston subit une poussée dans la direction de l'axe principal du cylindre. Généralement, l'axe de la bielle fixée au piston fait un angle β avec l'axe du piston. Ainsi, la force de poussée portée par l'axe de la bielle se décompose en une composante utile portée par l'axe du cylindre et en une composante normale, perpendiculaire à l'axe du cylindre. Cette composante normale a pour effet de serrer le piston contre le cylindre et, par suite, de générer des frottements au niveau du contact piston/cylindre, ce qui se traduit par l'usure du piston et du cylindre. L'invention a pour but de fournir un moteur à combustion interne remédiant substantiellement à ces inconvénients.
Ce but est atteint grâce au fait que lesdits moyens pour transformer ce mouvement de translation en une rotation continue d'un arbre de sortie du moteur comportent un arbre intermédiaire qui est entraîné en rotation alternative autour de son axe principal par la translation dudit au moins un piston, et une bielle qui coopère avec l'arbre intermédiaire et un excentrique solidaire en rotation avec l'arbre de sortie.
Le mouvement de translation en va-et-vient du piston dans le cylindre est tout d'abord transformé en un mouvement de rotation alternée. On comprend qu'il n'y a pas de changement de direction de la force de poussée contrairement au moteur classique fonctionnant avec des bielles et un vilebrequin.
Dès lors, la quasi-totalité de la puissance de poussée engendrée par l'explosion est utilisée pour entraîner l'arbre intermédiaire en rotation, cette solution permet d'éviter les frottements et l'usure du cylindre. L'arbre intermédiaire est entraîné en rotation alternative. C'est-à- dire que l'arbre intermédiaire tourne alternativement dans le sens des aiguilles d'une montre, puis dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en fonction du sens de déplacement du piston. Le transfert de puissance mécanique entre le piston et l'arbre intermédiaire est réalisé dans la zone de contact de ces deux éléments.
Avantageusement, le piston est formé de deux têtes de piston coaxiales, chacune positionnée à une extrémité du piston, et chacune des têtes est mobile dans un desdits au moins un cylindre. De préférence, les têtes de piston situées aux extrémités du piston ont la même forme, sont cylindriques et leurs axes principaux sont confondus et s'étendent dans la direction longitudinale du piston.
De plus, chacune des têtes de piston se déplace en translation en va-et-vient dans le cylindre qui lui est associé. Avantageusement, le moteur comprend un ensemble de deux pistons mobiles en va-et-vient selon des axes parallèles, et l'arbre intermédiaire est disposé transversalement entre les deux pistons et présente une surface d'entraînement coopérant avec des surfaces d'entraînement respectives des deux pistons, de sorte que ledit arbre intermédiaire est entraîné en rotation alternative par le déplacement en opposition de phase des deux pistons.
Ainsi, le moteur comporte quatre têtes de piston, chacune mobile dans un cylindre qui lui est associé. Les pistons se déplacent en translation dans la direction des axes principaux des têtes de piston. Les mouvements des deux pistons sont liés de telle façon que lorsqu'un piston se déplace dans un sens, l'autre piston se déplace dans le sens opposé.
De préférence les axes des deux pistons sont distincts.
Ainsi, les pistons se déplacent simultanément en opposition de phase. Chacun des pistons atteint donc une des ses deux positions extremales au même instant. Dans la pratique, celles-ci sont communément appelées Point Mort Haut (PMH) et Point Mort Bas (PMB).
De préférence, lorsqu'un piston atteint une position extremale, la première tête de piston de ce premier piston est en position PMH et l'autre tête est en position PMB. Au même instant, l'autre piston est également en position extremale et la première tête du second piston qui est orientée dans le même sens que la première tête de piston du premier piston, est en position PMB. Et la seconde tête du second piston est en position PMH.
De préférence, la surface d'entraînement d'un piston s'étend dans la direction longitudinale du piston. Le mouvement de l'arbre intermédiaire peut se décomposer en deux phases :
La première phase du mouvement est le déplacement du premier piston dans un sens qui s'accompagne du déplacement du second piston dans le sens opposé et de la rotation de l'arbre intermédiaire dans un premier sens circulaire.
La seconde phase du mouvement est le déplacement du premier piston dans le sens opposé à celui qu'il avait dans la première phase, ce déplacement s'accompagnant du déplacement du second piston dans le sens opposé au premier piston et de la rotation de l'arbre dans un sens opposé au premier sens circulaire.
On comprend donc que le mouvement global de l'arbre intermédiaire est une rotation alternative périodique.
Avantageusement, la surface d'entraînement d'un piston est une crémaillère et la surface d'entraînement de l'arbre intermédiaire présente une denture apte à coopérer avec ladite crémaillère.
Il est connu que la composante normale de la force de contact entre deux dents est négligeable par rapport à la composante tangentielle qui provoque la rotation.
Ainsi, la transmission du mouvement par engrenage permet ici d'éviter les efforts normaux, sources de frottements importants et d'usure, qui existent généralement entre un piston et la chemise d'un cylindre.
De préférence la crémaillère d'un piston est une crémaillère à chevrons qui présente l'avantage de maintenir la direction du déplacement des pistons. De préférence, les crémaillères des deux pistons sont identiques, mais les chevrons sont orientés en sens inverse.
L'arbre intermédiaire présente, de préférence, une denture périphérique en chevron qui engrène avec la denture des crémaillères des pistons.
On peut également envisager une denture droite pour les crémaillères et l'arbre intermédiaire. Avantageusement, la bielle est disposée transversalement par rapport à l'arbre intermédiaire et présente une surface d'entraînement coopérant avec une surface d'entraînement de l'arbre intermédiaire, de telle manière que ladite bielle soit entraînée en translation en va-et-vient par la rotation alternative de l'arbre intermédiaire.
Avantageusement, la surface d'entraînement de la bielle est une crémaillère et la surface d'entraînement de l'arbre intermédiaire présente une denture apte à coopérer avec ladite crémaillère.
De préférence, la crémaillère est du type à chevrons. Cela permet de guider le déplacement de la bielle par rapport à l'arbre intermédiaire.
Cette crémaillère peut toutefois être du type crémaillère à denture droite.
Avantageusement, le mouvement de translation en va-et-vient de la bielle est transformé en un mouvement de rotation continue par l'intermédiaire de l'excentrique.
De préférence l'arbre de sortie se comporte comme un vilebrequin.
C'est-à-dire que la bielle est montée en rotation sur une partie excentrée de l'arbre de sortie, appelée excentrique, de telle manière que le déplacement de la bielle provoque la rotation de l'arbre de sortie autour de son axe principal.
Avantageusement, la bielle et l'arbre intermédiaire sont maintenus en coopération par l'intermédiaire d'une pièce de maintien.
De préférence, celle pièce de maintien assure à la fois le guidage en translation de la bielle et le maintien du contact entre la bielle et l'arbre intermédiaire.
Avantageusement, le moteur comprend en outre un bloc cylindre dans lequel sont logés les cylindres.
De préférence, l'arbre intermédiaire est monté rotatif dans le bloc cylindre autour d'un axe orthogonal aux axes des cylindres. On comprend donc que cela permet d'améliorer la compacité du moteur.
Avantageusement, le moteur comprend en outre deux soupapes.
Généralement, le moteur comprend au moins une soupape d'admission permettant l'ouverture et la fermeture de l'entrée du mélange air/carburant dans le cylindre et une soupape d'échappement pour ouvrir et fermer un orifice par lequel les gaz brûlés sont évacués. Les soupapes sont avantageusement à commande hydraulique. La soupape est alors de préférence solidaire d'une tige d'un vérin hydraulique qui permet de déplacer la soupape à partir d'une position de repos dans laquelle elle obture un orifice vers une position actionnée dans laquelle est ouvre cet orifice.
Avantageusement, la commande hydraulique des soupapes est alimentée par un système de distribution et ce système de distribution est commandé par une came reliée cinématiquement à l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'engrenages. D'une manière générale, le système de distribution permet l'ouverture et la fermeture d'orifices d'admission et d'échappement.
De préférence, le système de distribution comporte un réservoir de fluide hydraulique, des conduits hydrauliques pour alimenter en fluide les commandes de soupapes, et des dispositifs d'injection pour injecter le fluide provenant du réservoir dans les conduits.
De préférence, lors de son déplacement, la came actionne successivement lesdits dispositifs d'injection pour commander successivement le déplacement des soupapes.
Avantageusement, le moteur comprend une unique came entraînée en rotation et la vitesse de ladite came est égale à la moitié de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie.
De préférence la came est montée en rotation libre autour de l'arbre intermédiaire et elle est entraînée en rotation par la rotation de l'arbre de sortie. De préférence, des actionneurs sont disposés par paires autour de la came. Chaque paire d'actionneurs comporte un actionneur pour commander une soupape d'admission et un actionneur pour commander une soupape d'échappement.
De préférence deux actionneurs d'une même paire sont adjacents. De préférence, deux actionneurs d'admission consécutifs forment un angle de 90° et deux actionneurs d'échappement consécutifs forment un angle de 90°.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : -les figures 1 à 4 représentent le bloc cylindre dans une vue en perspective;
-les figures 5 et 6 représentent une vue en perspective du moteur sans la culasse ; -la figure 7 est une coupe en perspective du moteur ;
-la figure 8 est une vue de face de l'intérieur de la culasse du moteur;
-la figure 9 est une vue de côté de la culasse ;
-la figure 10 est une vue en perspective de la culasse ; -les figures 11 et 12 représentent une vue éclatée en perspective de la culasse ;
-la figure 13 est une vue en perspective de l'élément (a) de la culasse du moteur ;
-la figure 14 est une vue en perspective de l'élément (b) de la culasse du moteur ;
-la figure 15 est une vue en perspective de l'élément (a) de la culasse montrant deux orifices d'admission et d'échappement ;
-la figure 16 est une vue en perspective de l'élément (b) de la culasse ; -la figure 17 est une vue de dessous du moteur montrant la culasse montée ;
-la figure 18 est une vue de face en coupe du moteur selon un plan transversal à l'arbre intermédiaire ;
-les figures 19 et 20 représentent une vue en perspective du moteur avec le bloc cylindre et les pistons coupés suivant un plan transversal à l'arbre intermédiaire ;
-les figures 21 et 22 représentent une vue en perspective du mécanisme du moteur (le bloc cylindre et la culasse ne sont pas représentés) ; -la figure 23a est une vue éclatée en coupe du système de réglage suivant un plan axial;
-la figure 23b est une vue en perspective d'une tête de piston ;
-la figure 24a est une vue de face de la partie inférieure de la bielle ; -la figure 24b est une vue en perspective de l'arbre intermédiaire ; -la figure 25a est une vue en perspective de la bielle ;
-la figure 25b est une vue en perspective des crémaillères des pistons ;
-la figure 26a est une vue en perspective de la bielle montée sur l'arbre de sortie ;
-la figure 26b est une vue en perspective de l'arbre de sortie ;
-la figure 27 est une vue de face en coupe du système de distribution et d'une soupape en position de repos.
-la figure 28 est une vue de face en coupe du système de distribution et d'une soupape actionnée.
-la figure 29 est une vue de face du régulateur de pression de l'huile dans sa position de repos;
-la figure 30 est une vue de face du régulateur de pression de l'huile en position actionnée ; -la figure 31 est une vue de face du système de distribution et les positions angulaires des actionneurs ;
-la figure 32 est une vue en perspective du moteur côté système de distribution ;
-la figure 33 est une vue en coupe d'une soupape en position de repos et d'une soupape en position actionnée ;
-la figure 34 est une vue de face en coupe selon un plan méridien du régulateur de pression ;
-les figures 35 à 38 représentent le système de distribution et la position de la came dans quatre positions correspondantes aux quatre temps du cycle moteur ;
-la figure 39 est une vue en perspective du moteur côté système de distribution avec la bielle montée.
-la figure 40 est une vue en perspective du moteur côté culasse ; -la figure 41 est une vue en perspective du moteur côté carter ;
-la figure 42 est une vue en perspective avec montrant la culasse et le volant ; et
-la figure 43 est une vue en perspective d'un détail du carter. Comme on le voit sur les figures 1 à 4, Le bloc cylindre 58 est composé d'une seule pièce comprenant les parties cylindriques des cylindres et jouant le rôle d'un carter pour l'huile.
Il est composé de deux cylindres superposés 59 ; 60 et 61 ; 62, et opposés 59 ; 62 et 60 ; 61. Au milieu du bloc cylindre, on a creusé un trou 63 tout le long du bloc pour fixer deux roulements G à ses extrémités. Un arbre intermédiaire 18, représenté figure 24b, est monté dans ce trou.
On a verticalement creusé deux autres trous 64 au milieu du bloc, en haut et en bas. Ces deux trous sont filetés pour recevoir chacun deux vis qui servent pour un système de réglage.
Comme on le voit sur les figures 1 à 7, en bas du bloc sont percés deux trous 65 ; 66 séparés qui jouent le rôle de paliers pour le vilebrequin. Deux roulements viennent s'intercaler entre les paliers et le vilebrequin. Sur les deux extrémités du bloc se trouvent des trous 67 filetés pour le fixage des culasses sur le bloc par des vis.
Le bloc cylindre est creusé d'une tubulure 68 autour des cylindres qui sert à la circulation de l'eau de refroidissement.
Un axe 11 fixé sur le bloc sert au montage de l'engrenage intermédiaire 69.
Dans le bloc cylindre est monté le groupe d'organes influencés par la force d'explosion.
Cette nouvelle technique du moteur à combustion interne comporte deux culasses et chaque culasse est composée de deux pièces (a) et (b), visibles sur les figures 8 à 17.
Sur la pièce (a) sont creusées les chambres de combustion 40 en forme de U où sont placés les sièges 41. Les sièges sont des orifices circulaires placés entre l'une des tubulures admission ou échappement. Ces orifices circulaires sont fermés et ouverts par les soupapes d'admission 42 et d'échappement 43 qui se déplacent dans les guides 44 montés sur la pièce (a). Les soupapes d'admission et d'échappement font un angle de 90° avec les axes des cylindres. Cet angle n'est pas fixe, il peut être variable entre 90° et 180° en tenant compte du volume du moteur après cette variation. La culasse est creusée de tubulures 45 qui servent à l'admission des gaz frais et de deux autres tubulures 46 servant à faire évacuer les gaz d'échappement. Les soupapes d'admission 42 sont jumelées, elles sont alors reliées à la même tubulure 45 tandis que les soupapes d'échappement 43 sont séparées, donc chaque soupape possède sa propre tubulure 46. Il existe une quatrième tubulure 47 qui sert à la circulation de l'eau de refroidissement. Sur les vis 49 de la pièce (a) sont montés les systèmes hydrauliques 48. Ces systèmes hydrauliques 48 assurent l'ouverture et la fermeture des soupapes. Six trous sont creusés sur la pièce (a), trois trous filetés 50 du côté de la chambre de combustion afin de fixer la pièce (b) sur la pièce (a) par des vis. On a également creusé une certaine forme 51 d'une certaine épaisseur autour des chambres de combustion pour monter un joint (c) qui assure l'étanchéité entre la pièce (a) et la pièce (b). L'épaisseur du joint (c) doit être plus grande que celle creusée dans la pièce (a), et lors du fixage de la pièce (b) sur la pièce (a), le joint est pressé pour qu'il subisse une bonne étanchéité.
La pièce (b) est creusée d'une tubulure 52 qui sert à la circulation de l'eau de refroidissement.
Elle est creusée de huit trous:
Deux trous 53 sont filetés pour fixer les bougies. - Trois trous 54 sont utilisés pour fixer la pièce (b) sur la pièce (a) par des vis 55. Après le fixage de la pièce (a) sur la pièce (b), on peut les considérer comme étant une seule pièce (a,b).
Les trois trous 56 dans la pièce (a) et les trois trous 57 dans la pièce (b) servent à fixer par des vis la pièce (a,b) sur le bloc cylindre 58. L'étanchéité entre le bloc cylindre et la culasse ou la pièce (a,b) est assurée par un joint.
Les figures 18 à 22 représentent plus particulièrement les pistons El, E2. Chaque piston comporte deux têtes de piston 2 aptes à se déplacer dans les cylindres. Une tête de piston 2 est représentée sur la figure 23b. Le piston El est formé d'une crémaillère 1 sur laquelle sont fixés de part et d'autres les têtes de piston 2. La crémaillère 1 possède deux bossages la alésés qui reçoivent l'axe 14. Elle possède aussi deux rainures lb pour recevoir les aiguilles 5. Le piston E2 est identique au piston El. Les crémaillères 1 sont disposées face à face, leurs dentures à chevron permettent d'obtenir un équilibre de la direction du mouvement de la crémaillère. À cause de l'angle β de la denture de l'engrenage 3 et de la crémaillère 1, la composante normale N pousse la crémaillère 1 vers l'extérieur, ce qui pourrait causer un mauvais fonctionnement de la denture. Le système de réglage 4, représenté sur la figure 23a, est donc conçu pour maintenir la crémaillère 1 sur l'engrenage 3 afin d'obtenir un bon fonctionnement. On peut l'utiliser en même temps après une certaine usure des aiguilles 5, de la denture de la crémaillère 1 et de l'engrenage 3.
Le système de réglage 4 est composé d'un bloc 6 dans lequel on a creusé une gorge circulaire 7. Sur le même centre, on a creusé un trou 8 pour la vis de réglage 9 afin de maintenir le bloc 6 sur les aiguilles 5 et résister à la composante normale N. Un ressort 10 est monté dans la gorge circulaire 7 entre le bloc 6 et la vis de réglage 9. Ce ressort 10 sert à maintenir les aiguilles 5 sur la crémaillère 1 pour éviter d'avoir un glissement entre la crémaillère 1 et les aiguilles 5. Une autre vis 12 sert à obtenir une contre-vis pour fixer le système de réglage 4.
A l'intérieur de la tête de piston 2 se trouve un bossage 13 qui est alésé pour recevoir l'axe du piston 14. Sur le pourtour de la tête de piston 2 sont creusées des gorges circulaires 15 destinées à recevoir les segments 16 qui assurent l'étanchéité et le segment racleur d'huile. L'axe 14 qui lie la crémaillère 1 à la tête de piston 2 a le même sens que celui du mouvement du système de réglage 4 (vertical). Un appui entre le bossage la de la crémaillère 1 sur le bossage 13 de la tête de piston 2 et de la tête de piston 2 sur les parois du cylindre 17 a lieu lorsqu'on utilise le système de réglage après une certaine usure des aiguilles 5, de la denture de la crémaillère 1 et de l'engrenage 3. Le jeu vertical crée entre ces organes évite cet appui.
Les deux pistons El et E2 sont liés entre eux par l'engrenage 3 qui leur permet d'effectuer un mouvement de va-et-vient et de sens contraire dans les cylindres 59, 62 et 60, 61. L'arbre intermédiaire 18 lie l'engrenage 3 à l'engrenage 19. Ceci permet de transmettre le mouvement de va-et-vient de ces deux ensembles vers un système bielle- manivelle 20 qui, à son tour, transforme le mouvement alternatif de l'ensemble pistons 2, crémaillère 1 et arbre 18 en un mouvement de rotation circulaire continu. La bielle 21, représentée figure 25a et 26a, présente la forme d'une crémaillère 22. Les dentures de la crémaillère 22 sont à chevron pour qu'il y ait un équilibre de la direction du mouvement de la bielle 21. La bielle 21 possède deux rainures 21b pour recevoir les aiguilles 25. La crémaillère 22 de la bielle 21 est appliquée sur l'engrenage 19 et maintenue sur cet engrenage 19 par une pièce de maintien 23. Les dentures de l'engrenage 19 sont à chevron. Cette pièce de maintien 23 possède un système de réglage 24 utilisé après une certaine usure des aiguilles 25 sur la bielle 21 d'un côté et de la denture de la crémaillère 22 de la bielle 21 sur la denture de l'engrenage 19 de l'autre côté. Ce système de réglage 24 est composé d'un bloc 26 percé d'un trou 27 pour un ressort 28 monté entre le bloc 26 et la paroi du mécanisme. Le ressort 28 sert à maintenir les aiguilles 25 sur la bielle 21 pour éviter le glissement car ces aiguilles 25 sont montées en position verticale avec la bielle 21. Le mécanisme de maintien est monté sur l'arbre intermédiaire 18 d'un côté, et maintient la bielle 21 sur l'engrenage 19 par le bras 29 de la pièce de maintien 23 d'un autre côté.
Un roulement 3 est intercalé entre la tête 30 de la pièce de maintien 23 et l'arbre intermédiaire 18. La bielle 21 est connectée à un excentrique se présentant sous la forme d'un vilebrequin 31 qui, lui, transforme le mouvement alternatif de l'ensemble "tête de piston 2- crémaillères 1, arbre 18 et bielle 21 en un mouvement de rotation circulaire continu. Un roulement k vient s'intercaler entre la tête 32 de la bielle 21 et le maneton 33 du vilebrequin 31.
Le vilebrequin 31 est monté sur le bloc cylindre par des roulements H qui peuvent supporter les forces axiales et radiales du vilebrequin 31. L'engrenage 34, fixé sur le vilebrequin 31, transmet un mouvement rotatif au système de distribution.
Le montage d'un volant 35, représenté sur la figure 42, sur le vilebrequin 31 produit un système de réglage utilisé après une certaine usure des roulements H du vilebrequin 31. Le vilebrequin 31 comporte à l'une de ses extrémités des dentures extérieures 36 où est monté le volant 35, et sur cette extrémité, est creusé un trou fileté 37 dans lequel on peut visser la vis de réglage 37a après le montage du volant 35. Dans la vis de réglage 37a deux quarts de lune pour deux vis 38 sont creusés. Ils sont vissés dans deux trous filetés 39 dans le volant 35 et servent à fixer le système de réglage. On va maintenant expliquer le fonctionnement du système de distribution.
La distribution, représentée sur les figures 27 à 32, est l'ensemble des organes qui permettent de réaliser l'ouverture et la fermeture des orifices d'admission et d'échappement aux moments nécessaires pour le fonctionnement du moteur.
Le rôle de la soupape est d'ouvrir ou de fermer un orifice.
Pour fermer l'orifice, la soupape doit pouvoir se placer sur une surface fixe appelée « siège ». Le siège se trouve à l'intérieur de la chambre de combustion dans la culasse.
Pour ouvrir l'orifice, c'est à dire livrer un passage aux gaz, il est nécessaire que la soupape se lève. Seule la levée de la soupape est commandée par le moteur, La fermeture est assurée par un ressort de rappel. Les soupapes sont à commandes hydrauliques. Des dispositifs d'injection 72, 73, 74 et 82 sont prévus pour alimenter les conduits hydrauliques en fluide sous pression.
L'engrenage 34 qui est fixé sur le vilebrequin 31 transmet le mouvement rotatif vers un engrenage intermédiaire 69 qui, à son tour, transmet ce mouvement vers un troisième engrenage 70 où est fixée une seule came 71 qui tourne à la demi-vitesse du vilebrequin pour le moteur à quatre temps. L'engrenage 70 comporte deux fois plus de dents que l'engrenage 34.
L'engrenage 70 sur lequel est fixée la came 71, et l'anneau 72 ont même centre. L'anneau 72 est percé de neuf trous 73 qui jouent le rôle de cylindres 73. Dans ces cylindres 73 se trouvent des pistons 74 qui ont un mouvement de va-et-vient commandés par la came 71.
Le piston 82 de l'ensemble des pistons 74 qui se trouvent sur l'anneau 72 a pour but d'alimenter le système de distribution en huile après un montage du système, au démarrage du moteur après le repos, et lors du fonctionnement du moteur.
Ce piston 82 refoule l'huile dans un régulateur de pression 83 qui met le système à une basse pression (3 à 5 bars). Les huit cylindres 73 percés dans l'anneau 72 sont chacun creusés d'un orifice 84 à la fin de la course du piston 74 qui a pour rôle d'amener l'huile du régulateur 83 aux cylindres 73 par la tubulure 85. C'est une partie du système qui assure l'ouverture et la fermeture de la soupape.
Une soupape, représentée sur la figure 33, est composée d'un cylindre 75 dans lequel circule l'huile qui, par la pression qu'elle produit sur le piston 76, appuie ce dernier sur le bossage 78 de la queue de la soupape 77 pour assurer l'ouverture de cette dernière. Le piston 76 est creusé aussi d'un orifice 86. Cet orifice sert à un échappement automatique de l'air trouvé dans le circuit après le montage du système ou le démarrage du moteur suite à une phase de repos et ce, pour obtenir un bon fonctionnement.
Un joint d'étanchéité 44a est monté sur le guide 44 et sur la queue de la soupape pour assurer une bonne étanchéité entre le système hydraulique 48 et la tubulure d'admission et d'échappement. Un écrou 75a dans le cylindre 75 sert à monter le système hydraulique 48 sur les vis 49 de la pièce (a) de la culasse. L'extrémité de la queue de la soupape 77 comprend un dispositif ayant une gorge 79 destinée à fixer la coupelle qui servira d'assise au ressort de rappel 80.
Le ressort de rappel 80 s'appuie à l'une de ses extrémités sur le cylindre 75 et à l'autre extrémité sur deux demi-lunes 81 qui jouent en même temps le rôle de clavettes et de coupelle. Le ressort de rappel 80 assure la fermeture de la soupape quand la came 71 n'agit pas.
Lorsque le piston 74 est au repos, c'est-à-dire lorsque la soupape 77 est fermée, la différence de pression dans le circuit est nulle. Dans l'orifice 84 de chaque cylindre 73 on a monté un clapet 87 qui a pour rôle d'amener l'huile depuis le régulateur 83 vers le cylindre 73 et non pas dans le sens contraire. Puisque la pression dans le circuit est inférieure à la pression dans le régulateur, le clapet 87 est alors ouvert et l'huile circule depuis le régulateur 83 à travers la tubulure 85 vers l'orifice 84 en passant par le clapet 87 puis depuis le cylindre 73 percé dans l'anneau 72 vers le circuit du cylindre 75 en passant à travers la tubulure 89 pour arriver au piston 76. L'huile s'évacue enfin par l'orifice 86 creusé dans le piston 76. Dans ce cas le circuit est rempli d'huile et s'il y a de l'air dans le circuit, il s'échappe par l'orifice 86 creusé dans le piston 76.
Lorsque la came 71 agit sur le galet du piston 74 qui est au repos, le piston 74 entre dans le cylindre 73 grâce à la poussée de la came 71. A ce moment la pression dans le circuit est supérieure à la pression dans le régulateur 83. Le clapet 87 est alors fermé et l'huile est refoulée par le piston 74 à travers la tubulure 89 et le circuit du cylindre 75. La pression de l'huile agit alors sur le piston 76. La soupape s'ouvre et en même temps l'orifice 86 est fermé à cause du mouvement du piston 76. Lorsque la came 71 n'agit plus sur le galet du piston 74, ceci signifie que le ressort de rappel 80, assure la fermeture de la soupape et en même temps le bossage 78 de la queue de la soupape, appuie sur le piston 76. Ce dernier subit à son tour le retour de l'huile au piston 74 qui revient au repos. La différence de pression dans le circuit revient alors à zéro. Le clapet 87 s'ouvre à cause de la pression dans le régulateur 83 et dans le cas où l'huile manquerait dans le circuit, il doit être rempli par l'huile provenant du régulateur 83.
Le principe de fonctionnement du piston 82 qui alimente le système de distribution est le suivant: lorsque la came 71 agit sur le galet du piston 82, le piston entre dans le cylindre et ferme l'orifice 90 qui sert à aspirer l'huile contenue dans le cylindre. L'huile est alors refoulée vers le régulateur 83 à travers le clapet 91 qui permet la circulation de l'huile depuis le piston 82 vers le régulateur 83 et non dans le sens contraire.
Lorsque la came 71 n'agit plus sur le galet du piston 82, le ressort 92 monté dans le cylindre sous le piston 82 fait monter le piston en position de repos de sorte que le déplacement de ce piston provoque l'aspiration de l'huile du carter via l'orifice 90.
Le régulateur 83 est composé d'un cylindre 93, d'un piston 94 et d'un ressort 95. Lorsque l'huile est refoulée depuis le piston 82 vers le régulateur
83, elle comprime le piston 94 qui, à son tour, comprime le ressort 95 jusqu'à l'ouverture de l'orifice 96 qui règle la pression grâce à la l'écoulement de l'huile en excès au travers de l'orifice 96. Le piston 94 qui est sous l'influence de la pression du ressort 95 transfert l'huile dans le cylindre 93 à cette pression (3 à 5 bars). Pour un moteur à quatre cylindres et huit soupapes on a huit circuits qui fonctionnent comme le circuit 97 déjà expliqué qui est composé d'un cylindre 73, d'un piston 74, d'un clapet 87, d'un orifice 84, de tubulures 85 et 89, d'un circuit du cylindre 75, d'un piston 76, d'un orifice 86 et d'un seul circuit 98 qui alimente le système de distribution en l'huile. Ce circuit 98 est composé d'un piston 82 et de son cylindre, d'un orifice 90, d'un ressort 92, d'une tubulure 85, d'un clapet 91 et d'un régulateur 83.
Les figures 35 à 38 illustrent le fonctionnement du nouveau moteur. C'est un moteur à combustion interne à quatre temps; chaque tête de piston exécute un temps; la distribution des explosions se produit successivement d'un cylindre à un autre selon le tableau suivant:
Figure imgf000017_0001
Il faut que la distribution des actionneurs d'admission 99 sur l'anneau 72 soit telle que les actionneurs forment un angle de 90° entre eux, de même pour les actionneurs d'échappement ÎOO. Le sens de rotation de la came 71 est le même que celui des aiguilles d'une montre.
Les actionneurs d'échappement 100 font un angle (α) avec les actionneurs d'admission 99 mais dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire qu'ils sont avancés par rapport aux actionneurs d'admission 99 (cet angle (α) peut ne pas être fixe, il peut être changé, mais en tenant compte de l'angle d'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement).
Comme représenté sur les figures 40 à 43, l'anneau 72, l'engrenage 70 sur lequel est fixée la came 71, ainsi que l'arbre intermédiaire 18 ont le même centre. L'engrenage 70 est alors monté sur l'arbre intermédiaire 18 où un roulement i vient s'intercaler entre eux tandis que l'anneau 72 est fixé sur le bloc cylindre 58.
Lorsque les culasses (a,b) et leurs organes sont fixés sur le bloc 58 où sont montés l'arbre intermédiaire 18, la bielle 21, la pièce de maintien 23, le système de distribution et le vilebrequin 31, les organes en mouvement doivent être protégés contre les agents extérieurs ( eau, poussière). C'est le rôle du carter 101.
Le carter 101 sert aussi de réservoir d'huile.
Pour obtenir un bon graissage ce type de moteur est divisé en deux parties (D) et (E). Comme ce moteur ne possède pas de pompe à huile, les organes sont alors lubrifiés par barbotage.
La partie (D) est séparée de la partie (E) par un joint torique 102 monté sur l'arbre intermédiaire 18 et sous l'engrenage 70. Chaque partie contient une certaine quantité d'huile. Un autre joint torique 103 est monté sur le vilebrequin pour empêcher l'huile de fuir du palier extérieur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur à combustion interne comprenant au moins un piston mobile en translation en va-et-vient, au moins un cylindre associé audit au moins un piston, des moyens pour transformer ce mouvement de translation en une rotation continue d'un arbre de sortie du moteur, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent un arbre intermédiaire (18) qui est entraîné en rotation alternative autour de son axe principal par la translation dudit au moins un piston (E1,E2), et une bielle (21) qui coopère avec l'arbre intermédiaire (18) et un excentrique (33) solidaire en rotation avec l'arbre de sortie (31).
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un piston (E1,E2) comprend une tête de piston (2) mobile dans un desdits au moins un cylindre (59,60,61,62).
3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston est formé de deux têtes de piston (2) coaxiales, chacune positionnée à une extrémité du piston (E1,E2), et en ce que chacune des têtes (2) est mobile dans un desdits au moins un cylindre (59,60,61,62).
4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de deux pistons (E1,E2) mobiles en va- et-vient selon des axes parallèles, en ce que l'arbre intermédiaire (18) est disposé transversalement entre les deux pistons (E1,E2) et présente une surface d'entraînement (3) coopérant avec des surfaces d'entraînement (1) respectives des deux pistons (E1,E2), de sorte que ledit arbre intermédiaire (18) est entraîné en rotation alternative par le déplacement en opposition de phase des deux pistons (E1,E2).
5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface d'entraînement (1) d'un piston (E1,E2) est une crémaillère (1) et en ce que la surface d'entraînement de l'arbre intermédiaire (18) présente une denture (3) apte à coopérer avec ladite crémaillère (1).
6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bielle (21) est disposée transversalement par rapport à l'arbre intermédiaire (18) et en ce qu'elle présente une surface d'entraînement (22) coopérant avec une surface d'entraînement (3) de l'arbre intermédiaire (18), de telle manière que ladite bielle (21) soit entraînée en translation en va-et-vient par la rotation alternative de l'arbre intermédiaire (18).
7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface d'entraînement (22) de la bielle (21) est une crémaillère (22) et que la surface d'entraînement (3) de l'arbre intermédiaire (18) présente une denture (3) apte à coopérer avec ladite crémaillère (22).
8. Moteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le mouvement de translation en va-et-vient de la bielle (21) est transformé en un mouvement de rotation continue par l'intermédiaire de l'excentrique (31).
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bielle (21) et l'arbre intermédiaire (18) sont maintenus en coopération par l'intermédiaire d'une pièce de maintien (23).
10. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bloc cylindre (58) dans lequel sont logés les cylindres (59,60,61,62).
11. Moteur selon la revendication 10, caractérisé que le bloc cylindre (58) est formé d'une seule pièce.
12. Moteur selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que l'arbre intermédiaire (18) est monté rotatif dans le bloc cylindre (58).
13. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins deux soupapes (42,43).
14. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les soupapes sont à commande hydraulique (89).
15. Moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que la commande hydraulique (89) des soupapes (42,43) est alimentée par un système de distribution (70,71,82,83,89,91,99,100), et en ce que ce système de distribution est commandé par une came (71) reliée cinematiquement à l'arbre de sortie (31) par l'intermédiaire d'engrenages (34,69,70).
16. Moteur selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend une unique came (71) entraînée en rotation, et en ce que la vitesse de ladite came (71) est égale à la moitié de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie (31).
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