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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Monsieur Arthur Freeman SANDERS "Dispositif pour la conversion réciproque de mouvements alternatifs et rotatifs".
Demande de brevet anglais en sa faveur du 26 Octobre 1943.
Le but principal de l'invention est de fournir un dispositif pour convertir les mouvements alternatifs en mouvements rotatifs et inversement, qui présente certains avantages sur les dispositifs de type usuel. Un autre but est d'obtenir une dispo- sition telle que le piston ou autre organe à mouvement alternatif accomplisse quatre courses pour chaque tour d'un arbre principal sans l'emploi de roues de transmission.
Suivant l'invention, le dispositif destiné à assurer cette conversion du mouvement entre un organe à mouvement alter- natif et un organe à mouvement rotatif dont les axes respectifs sont perpendiculaires entre eux et dont l'un ou l'autre peut être l'organe moteur, comporte une pièce de liaison rigide pour- vue en un endroit convenable d'une articulation qui la relie à l'organe à mouvement alternatif (par exemple, un tourillon lorsque l'organe à mouvement alternatif est un piston) et venant en prise à coulissement en deux autres endroits, (par au moyen de coulisseaux à patin) avec des glissières transversales entre- croisées,situées dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'or- gane rotatif et fixées à ce dernier (formées par exemple de rainures dans une face radiale d'un disque rotatif),
de telle manière que l'organe à mouvement alternatif accomplit quatre courses lorsque l'organe rotatif exécute un tour. En outre la pièce de liaison rigide peut être reliée par broche et rainure ou autre assemblage analogue avec un bras de manivelle ou autre pièce semblable fixé à un arbre auxiliaire, de façon que l'orga- ne rotatif par exemple, fixé à l'arbre principal, accomplit un tour complet pendant que l'arbre auxiliaire en exécute deux. L'ar- bre auxiliaire n'est pas essentiel, mais il peut porter les contre- poids d'équilibrage nécessaires.
Dans les dessins annexés:
Figure 1 est une vue en élévation axiale d'une forme de construction du dispositif suivant l'invention;
Figures 2 et 3 sont des vues partielles en coupe suivant les lignes II-II et III-III, respectivement de la Fig. 1;
Figure 4 est un schéma représentant en élévation axiale par de simples lignes les organes d'une variante de la Fig. 1;
Fig. 5 est une vue en élévation axiale d'un autre mode de construction du dispositif suivant l'invention; @ -
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Figures 6 à 9 sont des schémas montrant le fonctionne- ment d'une variante du dispositif de le. figure 5, et
Figures 10 à 12 sont des schémas montrant le fonctionne- ment d'une autre variante du dispositif de la figure 5.
On a employé autant que possible les mêmes chiffres de référence sur les différentes figures pour désigner les mêmes éléments.
Dans la forme de construction suivant les figures 1 à 3, qui est une application de l'invention a un piston animé d'un mouvement alternatif dans un cylindre, les glissières transversa- les affectent la. forme d'une paire de rainures A, B perpendiculaires entre elles, pratiquées diamétralement dans l'une des faces radiales d'un disque 20 fixé concentriquement à un arbre principal 21, le guidage coulissant ci-dessus mentionné comportant des coulisseaux 22 qui fonctionnent dans ces rainures et sont tourillonnés sur des pivots 23 portés par la pièce de liaison rigide 24, en forme de T, dont l'extrémité libre du bras médian s'attache au tourillon 25. Les pivots 23 sont écartés l'un de l'autre d'une distance égale à la course du piston et sont placés à distances égales au bras médian de la pièce de liaison.
Le point d'intersection des lignes médianes des rainures coïncide avec l'axe de l'arbre principal 21.
Lorsque le piston se trouve au point mort extérieur (par rapport à l'arbre principal), les deux rainures A, B sont inclinées à 45 degrés sur l'axe du cylindre comme c'est représenté sur la Fig. 1, et agissent conjointement avec le tourillon 25 guidé par . le piston dans le cylindre pour transrnettre le mouvement à la pièce de liaison. Lorsque le piston accomplit sa course vers l'intérieur les deux pivots 23 se déplacent le long de leurs rainures respec- tives jusqu'à ce qu'au point mort intérieur les-rainures B, A soient de nouveau inclinées à 45 degrés par rapport à l'axe du cylindre, l'extrémité radialement intérieure de la pièce de liai- son se trouvant toutefois alors du côté opposé de l'axe de l'arbre principal par rapport au cylindre.
Pendant ce temps l'arbre prin- cipal n'a tourné que de 90 degrés seulement. Une nouvelle rotation de 90 degrés de l'arbre principal ramène la pièce de liaison dans la position initiale correspondanL au point mort extérieur. Ainsi le piston exécute quatre courses par tour de l'arbre principal.
De préférence la pièce de liaison 24 est pourvue d'un autre coulisseau, monté sur un pivot auxiliaire 26, qui peut fonctionner dans une rainure radiale d'un bras de manivelle d'un arbre auxiliaire (non représenté) situé dans l'axe du disque 20 mais du coté opposé de la pièce de liaison par rapport à ce der- nier. Pour que la vitesse angulaire de l'arbre auxiliaire soit en tout temps double de celle du disque, la distance entre le centre du pivot 26 et l'axe du tourillon est égale à L- S où L est la distance séparant l'axe du tourillon d'un point situé à égales distances des pivots 23 et S la course du piston.
Evidemment, si on le désire, la ligne décrite par le centre du tourillon peut être décalée par rapport à l'axe de l'ar- bre principal, donnant lieu à une autre trajectoire du tourillon, mais dans ce cas la vitesse angulaire de l'arbre auxiliaire n'est pas le double de celle du disque à tout moment. En outre, un plus grand nombre de coulisseaux peuvent être utilisés en vue de répar- tir les sollicitations mécanioues. Dans ce cas, pour éviter les efforts dés à des défauts de fabrication d'ordre normal, la. liai- son articulée peut être libre de coulisser dans le plan d'oscilla- tion de la pièce de connexion.
Ainsi, comme c'est indiaué sur la fig. 4, un troisième pivot à coulisseau 28 est monté sur la pièce de liaison en un cer- tain point de l'axe du bras médian, les trois pivots étant à égales @
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distances du milieu de la ligne qui relie les deux pivots 23. Le troisième coulisseau peut coulisser dans une glissière C du dis- que, ménagée dans l'angle formé entre les glissières A et B et coupant celles-ci en leur point d'intersection. Dans ces condi- tions, au point mort extérieur, la troisième glissière C est parallèle à l'axe du cylindre, tandis que les deux glissières A,B sont inclinées chacune à 45 degrés sur l'axe du cylindre.
Le troisième pivot 28 reçoit une partie de la poussée dans certaines positions angulaires de l'arbre principal et sert à décharger le piston de certains efforts latéraux.
Suivant une variante, le troisième pivot 28 pourrait être placé de l'autre côté de la ligne qui relie les pivots 23, c'est-à-dire du côté opposé au piston.
En outre, on comprendra qu'on peut employer deux de ces pivots médians sur les côtés opposés de la ligne transversale du T.
Dans tous les cas, pour un moteur à deux temps, il y aura deux courses motrices pour chaque tour complet de l'arbre principal, tandis que pour un moteur à quatre temps il y aura une seule course motrice pour chaque tour complet de l'arbre prin- cipal.
Evidemment, si l'on emploie des glissières qui ne sont pas rectilignes ou perpendiculaires entre elles ou qui ne passent pas par l'axe de l'arbre principal, ou bien .si l'on décale l'axe du cylindre par rapport à l'axe de l'arbre principal, on peut obtenir des variations périodiques exceptionnelles de la longueur de la course et, conjointement ou non, de la vitesse moyenne du piston, des dispositions au point de vue de la construction étant prises en conséquence.
Dans la forme de construction suivant-la Fig. 5, les centres des pivots 30,31 qui portent les coulisseaux fonctionnant dans les rainures diamétrales entrecroisées A, B se trouvent sur la même droite que le centre du tourillon, et sont écartés l'un de l'autre d'une distance égale à la course du piston.
Lorsque le piston se trouve à son point mort extérieur, la ligne qui relie les centres des pivots est perpendiculaire à l'axe de rotation, les deux rainures du disque étant l'une verti- cale et l'autre horizontale. Le pivot 30 se trouve au sommet de la rainure verticale A et l'autre pivot 31, situé à l'extrémité de la pièce de liaison 24a opposée au tourillon, se trouve au milieu de la rainure horizontale B. Lorsque le piston exécute sa course vers l'intérieur, les deux pivots se déplacent le long de leurs rainures respectives (comme c'est représenté sur la Fig.5) jusqu'à ce que, au moment où le piston arrive au point mort in- térieur, le pivot 30 se trouve au milieu de sa rainure A, oui est alors horizontale, et le pivot 31 au fond de sa rainure, qui est alors verticale, le disque 20 ayant tourné de 90 degrés.
Le piston a achevé sa course vers l'intérieur et est prêt à commencer sa course vers l'extérieur.
Ainsi, dans le cas d'un moteur à deux temps, il y aura deux courses motrices à chaque tour complet de l'arbre principal ; il n'y aura qu'une seule course motrice à chaque tour complet de l'arbre principal dans le cas d'un moteur à quatre temps.
Les figurés 6 à 9 montrent un dispositif dans lequel une rainure A1, tout en étant encore perpendiculaire à l'autre rainure B, qui est diamétrale, est décalée pa.r rapport au dia- mètre parallèle. Sur la figure 6, la course d'échappement est terminé et la course d'aspiration vient de commencer. La Fig. 7 montre les organes dans la position qu'ils occupent lorsque le piston atteint le milieu de la course d'aspiration. La Fig. 8 montre les organes à la fin de la course d'aspiration ou au @
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commencement de la course de compression. La Fig. 9 représentent les organes après rotation de 180 degrés, montrant que la course du piston vers l'intérieur pendant la course motrice est plus courte que pendant la course d'aspiration.
Les figures 10 à 12 montrent un dispositif dans lequel une rainure Bl, tout en étant perpendiculaire à l'autre rainure A qui est diamétrale, est décalée par rapport au diamètre parallèle. La Fig. 10 représente la position au point mort extérieur au commencement de la course d'aspiration, la Fig. Il la position au point mort intérieur, et la Fig. 12 la position au point mort extérieur à la fin de la course de compression: Un tel moteur peut être suralimenté et un balayage très complet est assuré.
Evidemment, en combinant les deux dispositifs décrits en dernier lieu, c'est-à-dire en utilisant des rainures Al et Bl au lieu des rainures A et B, on peut obtenir différentes posi- tions de point mort intérieur et de point mort extérieur.