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Par différence avec les groupes propulseurs d'avions avec lesquels il ne faut réaliser le rendement optimum que dans une gamme de vitesses déterminée, on demande pour les groupes propulseurs des véhicules terrestres que le rendement soit maximum dans toute l'étendue
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de la gamme des vitesses. En raison du rendement, la turbine à gaz ne peut être envisagée, au moins pour les petits véhicules terrestres, et même pour les grands véhicules il se passera encore de n@@breuses années avant qu'on puisse compter sur son adoption en série, si tant est qu'elle soit adoptée un jour, à cause des recherches fondamentales encore nécessaires.
Le piston qui monte et descend en coulissant dans un cylindre et dont l'étanchéité est assurée par des segments représente l'organe de machine qui donne lieu aux perturbations les plus rares. En raison de la possibilité de parvenir à la compression la plus élevée, on peut atteindre avec les pistons le rendement thermique le meilleur qu'une turbine ne peut jamais atteindre. L'inconvénient des moteurs actuels à pistons ne réside pas dans le piston même, mais dans les pertes qui se produisent lors de la transmission mécanique de la force au vilebrequin (surtout du fait des forces latérales).
Un autre inconvénient des machines à piston actuelles réside dans le taux de compression constant, de sorte que, dans les moteurs du type Otto, il faut utiliser l'allumage au moyen d'une source étrangère, et que, dans les moteurs Diesel, il faut appliquer des mesures spéciales pour la préparation du carburant (anti-chambre, accumulateur d'air etc.;.).
Le but de la présente invention est dviter les inconvénients précités des machines à piston et de réaliser un moteur à combustion interne à piston libre avec leouel il soit possible d'assurer une transmission, réglable d'une manière continue, de la force du piston à un
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arbre récepteur.
La solution de ce problème qui fait l'objet de la présente invention est caractérisée par le fait que le piston est accouplé avec l'arbre récepteur par l'intermé- diaire de leviers oscillants, dé bras de levier à longueur efficace réglable et d'accouplements n'entrant en action que dans un seul sens de rotation et qui s'ouvrent et se ferment mécaniquement, et par le fait que la liaison qui assure une transmission impérative des forces entre le piston et l'arbre récepteur n'est interrompue qu'à l'instant du changement de sens du mouvement du piston.
On utilise comme accouple @nts des ressorts d'accouplement qui sont enroulés de façon à ne transmet- tre le couple que dans un seul sens du mouvement du piston.
Chaque ressort d'accouplement est fixé à une bride reliée de façon fixe au levier dont l'extrémité porte un coulisseau disposé, de manière à pouvoir coulisser, dans une rainure ménagée dans le levier oscillant accouplé avec le piston libre.
Sur l'arbre portant la bride de fixation du ressort pivote une roue dentée reliée de façon rigide à un tambour, et accouplée par 1' intermédiaire d'une paire de roues dentées avec l'arbre d'entraînement, et sur ce tambour est enroulé le ressort d'accouplement. Le ou les pistons sont accouplés par l'intermédiaire de bielles élastiques à un vilebrequin qui n'est pas en liaison avec l'arbre récepteur, mais ne sert qu'à l'entraînement du volant et de la machine auxiliaire, comme par exemple du ventilateur, de la dynamo d'éclairage, de la pompe
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d'injection et de la pompe de circulation d'huile. Le vilebrequin peut également être exécuta sous la forme d'un arbre à disques à mouvement de chancellement, à e::cen triques ou à cames.
Un moteur de ce genre offre par rapport aux moteurs à combustion interne connus les avantages suivants: 1 ) Le moteur peut fonctionner avec autoallumage. On peut donc utiliser des combustibles de valeur inférieure. Par différence avec les moteurs Otto et Diesel actuels, il n'y a pas, à l'instant de l'allumage même, de liaison rigide entre le piston et l'arbre ré- cepteur. Ce n'est qu'à l'instant où le piston qui descend a atteint la vitesse nécessaire à l'entrée en prise de l' accouplement à ressort qu'il y a transmission impérative des forces. Grâce à la compression élevée nécessaire à cause de l'auto-allumage, on atteint un rendement ther- :nique élevé.
2 ) Par suite de ce que la raison du système mécanique est réglable d'une manière continue, le piston fonctionne à une fréquence toujours constante. Par ce moyen, on obtient des avantages thermiques à cause de la charge qui reste toujours la même. En outre, on peut accorder la transformation des matières à la fréquence. du piston, ce qui améliore le rendement surtout dans le fonctionnement en deux temps.
3 ) Le piston ne transmet à la portée du cylindre que des efforts latéraux faibles, de sorte que les pertes mécaniques associées à ces forces latérales disparaissent. C'est pourquoi on peut élever la fréquence de fonctionnement.
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Dans les figures 1 à 9 sont représentés deux exemples d'exécution de la présente invention.
Les figures.1 à 3, et 8 et 9 représentent un moteur à combustion interne avec un piston libre à double effet..
Dans les figures 4 à 7 est représenté un exemple avec deux paires de pistons oscillants, dans lequel on assure un équilibrage complet des masses animées d'un mouvement de va-et-vient.
La figure 1 représente la vue en élévation du moteur à combustion interne comprenant un piste double, et une coupe du carter des organes récepteurs le long de la ligne C-D de la figure 3, ce qui permet d'apercevoir les systèmes récepteurs réglables d'une Manière continue.
La coupe le long de la ligne E-F de la figure 1 à travers les organes récepteurs situés de l'un des côtés est représentée dans la figure 2. La coupe longitudinale du moteur à combustion interne le long de la ligne A-B de la figure 1 est représentée dans la figure 3.
La figure 8 représente une coupe longitudinale le long de l'axe du tambour portant le ressort d'accou- plement et relié de façon rigide à la roue dentée d'en- traînement, tandis que la figure 9 représente une vue en plan de ce tambour.
Dans les figures des dessins joints, 1 et 2 dési. gnant le piston double dont les pistons individuels sont reliés par des traverses 3 et 4. Ce piston double oscille dans le cylindre 5 dans un sens et dans l'autre et entraine en même temps, par l'intermédiaire de ressorts 6 et 7 ainsi que de manchons coulissants 8 et 9, l'excentrique 10
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de l'arbre 11 à excentrique, arbre qui est accouplé à la machine électrique 12 servant de dynamo et de démarreur et exécutée sous la forme d'un volant, avec la soufflante 13 de suralimentation et avec le ventilateur 14 de refroidissement. Le volant entraîne également le tiroir tournant 15 qui commande l'admission dans le cylindre 5.
Les forces d'entraînement sont transmises, par l'intermédiaire de leviers 17 et 18 à chape qui pivotent dans le carter 16, aux leviers oscillants 19 et 20. Bans ce but, il est prévu dans chacun des leviers 17 et 18 une rainure 21 et 22. Dans ces rainures sont disposés des coulisseaux 23 et 24 pouvant coulisser dans le sens longitudinal, et avec lesquels les leviers osdillants 19 et 20 sont accouplés de façon à pouvoir pivoter. Les leviers oscillant, pivotent dans une traverse 25 disposée de façon à pouvoir être déplacée, et ils sont reliés par 1'intermédiaire d'arbres 26 et 27 aux brides 28 et 29, de façon à réaliser une transmission impérative des efforts, et à ces brides sont fixés à leur tour les ressorts d'accouplement 30 et 31.
Les arbres 26 et 27 portent les roues dentées 32 et 33 dont chacune est accouplée de fa}on rigide à un tambour 34 et 35 respectivement. Ce tambour est entraîné dans l'un des sens de rotation par le ressort d'accouplement 30 ou 31 qui oscille avec la bride 28 ou 29.
Le couple d'entraînement est transmis de la roue dentée 32 à la roue dentée 37 solidaire de l'arbre récep- teur 36, et de la roue dentée 33, par la roue inter@édiai- re 38, à la roue dentée 39 également reliée de façon fixe à l'arbre récepteur. Par pivotement de la traverse 25, le. coulisseaux 23 et 24 glissent dans les rainures 21 e t 22.
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Par ce moyen, la course de la transmission de la force des leviers 17 et 18. aux leviers oscillants 19 et 20 se trouve modifiée et par conséquent la raison. Lorsque les roues dentées 32 et 33 sont parvenues dans la position indiquée en traits mixtes dans la figure 1, le dispositif se trouve réglé sur le fonctionnement à vide.
Le déplacement de la traverse 25 se fait, dans l'exemple représenté, et ainsi qu'on le voit dans la figur, 1, par l'intermédiaire d'une tige filetée 40 et d'un écrou 41. Il va de soi que/le déplacement pourrait également se faire automatiquement, en fonction soit du couple, soit de la vitesse de rotation.
Les figures 8 et 9 montrent que les ressorts d'accouplement 30 et 31 sont munis d'une bague 70 qui coulisse sur le tambour 34 ou 35 et qui doit réduire la durée de fermeture des ressorts d'accouplement et par conséquent augmenter le rendement de la transmission d e la force en évitant les pertes par frottement., Dans l'exemple du tambour 34 et du ressort d'accouplement 30, on a montré que ce dernier est relié par un talon 67 à la bride 28 qui est reliées elle-même au levier oscillant 19 de façon à assurer une transmission impérative des efforts. Du côté opposé du ressort 30 est disposé un talon 68 qui s'engage dans un évidement 69 de la bague 70 qui pivote en coulissant sur le tambour 34 et qui etablit de cette manière un accouplement.
Le tambour 34 est relié de façon rigide à la roue dentée d'entraînement 32. Par la masse de la bague 70 qui oscille en même temps, on obtient une ouverture et une fermeture rapides du ressort d'accouplement 30. Les segments de remplissage 71 et 72
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sont prévus pour empêcher le basculement du ressort d'accouplement 30.
Pariai les figures 4 à 7 dans lesquelles est représenté un autre exemple d'exécution de l'invention:
La figure 4 est une coupe transversale du carter des organes récepteurs le long de la ligne G-H de la figure 5.
La figure 5 est une coupe longitudinale le long de la ligne J-K de la figure 4.
La figure 6 est une coupe longitudinale du cylindre supérieur le long de la ligne N-O de la figure 4.
La figure 7 est une coupe longitudinale du cylindre inférieur le long de la ligne L-M de la figure 4.
Dans cet exemple d'exécution, on obtient par rapport à l'exemple représenté dans les figures 1 à 3 un équilibrage complet des masses oscillantes. Dans le cylindre 42 oscillent les pistons 44 et 45, et dans le cylindre 43 les pistons 46 et 47. Le piston 44 est relié a piston 46 par le levier à chape 48 et le piston 45 au piston 47 par le levier à chape 49. Les leviers 48 et 49 sont reliés l'un à l'autre par des prolongements dentés 50, 51 et 52, 53 de façon à assurer une transmission impérative des efforts.
Les pistons 46 et 47 entrainent les excentriques 57, 58 et 59 qui sont clavetés fixes sur l'arbre d'excen- trique 60, par l'intermédiaire de pièces de pression 54 et 55 qui reposent dans les pistons en prenant appui au moyen des rondalles élastiques 56. L'arbre à excentriques est relié par l'intermédiaire d'une paire de roues dentées bl et 62 à la machine électrique b3 servant de dynamo et
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de démarreur ainsi que de volant, et à la soufflante d'ali mentation b4 reliée à ladite machine électrique ainsi qu'au ventilateur de refroidissement 65. La roue dentée 62 entraîne en même temps le tiroir tournant d'admission 66 servant à commander l'admission.
Comme les organes rérepteurs et le dispositif de réglage de la raison de cette transmission sont exécutés exactement de la même manière que dans l'exemple d'exécution représenté dans les figures 1 à 3, on peut renoncer à une description de ces éléments. Les désignations des éléments correspondants sont restées les mêmes. La roue 38 d'inversion et par conséquent aussi la roue dentée 39 peuvent toutefois être supprimées.
Dans l'exemple selon les figures 4 à 7, il serait possible d'exécuter les excentriques sous la forme de cames. Le mouvement du piston qui est commandé par les cames peut alors être adapté au mouvement de piston nécessaire à la transmission régulière, par l'intermédiaire des ressorts d'accouplement 30 et 31, des forces des pistons aux roues dentées réceptrices 32 et 33, ce qu i décharge les ressorts 56. Dans les grands moteurs, on peut réduire les forces de frottement qui se produisent entre les pièces de pression 54 et 55 et les excentriques ou cames 57, 58 et 59, par des galets disposés sur les pièces de pression.
Ci-après va être décrit à l'aide de l'exem- ple d'exécution représenté dans les figures 4 à 7 le fonctionnement du moteur à combustion interne exécuté conformément à la présente invention.
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L'arbre 60 à excentriques, entraîné par les pistons, entraine la soufflante 64 d'alimentation par l'i@ termédiaire de la paire de roues dentées 61, b2. La soufflante aspire soit le mélange d'air et de carburant, soit, dans le fias d'un moteur à- injection du carburant, de l'air pur, et elle refoule ce mélange ou cet air par des conduits commandés par le tiroir tournant d'admission 66 dans les cylindres 42 et 43. Le mélange carburant ou l'air dans lequel on injecté le carburant pendant la course de compression est comprimé par les pistons 44 et 45 ou 46 et 47 jusqu'à ce qu'il se produise l'auto- allumage ou l'allumage par un dispositif d'allumage (par exemple une bougie). La combustion qui se produit ensuite a pour conséquence que le mouvement de tous les pistons change de sens.
Tandis que la paire de pistons au-dessus de laquelle se produisait l'allumage se déplace maintenant vers l'intérieur, l'autre paire de pistons se déplace vers l'extérieur. La liaison rigide des pistons est assurée par les leviers 48 et 49 ainsi que par les prolongements dentés 50, 51, 52 et 53.
L'énergie cinétique des pistons est transmise pour une faible part, par l'intermédiaire des ressorts 56, aux arbres d'excentriques 57,58 et 59. Par l'intermédiair@ de ces arbres d'excentriques sont entraînées les commandes auxiliaires, comme par exemple la dynamo d'éclairage, la soufflante d'alimentation et le ventilateur de refroidissement, ainsi que le volant. La liaison élastique entre les pistons et l'arbre d'excentriques est nécessaire pour que la vitesse des pistons puisse s'adapter à la vitesse des organes récepteurs de la transmission. Les leviers 17 et 18
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sont en effet reliés de façon rigide aux leviers oscil- lants 19 et 20 par 1.' intermédiaire des coulisseaux 23 et
24.
Ces leviers oscillants transmettent le travail des pistons par l'intermédiaire des brides 28 et 29 aux ressorts d'accouplements 30 et 31. A partir de ces derniers, il est transmis aux tambours 34 et 35, aux roues dentées 32 et 33 ainsi qu'à la roue dentée réceptrice 37.
Par le déplacement de la traverse 25, on modifi de façon continue la course transmise par les leviers 17 et 18 aux leviers oscillants 19 et 20. La position des brides 28 et 29 représentée en traits mixtes dans la figure 1 indique la position zéro de la transmission d'enDans cette position, les leviers 17 et 18 pivotent autour de l'axe médian des coulisseaux 23 et 24.
Le moteur à combustion interne tourne donc à vide. Ce n'est que par le pivotement de la traverse 25 que se produi t une transmissiez le l'énergie cinétique aux or ±;3- nes récepteurs.
Avec le moteur décrit, il est possible de tra- vailler d'une manière indépendante de la charge avec un nombre constant d'impulsions des pistons, et de ne modi- fier, pour le réglage, que le degré de remplis sage du moteur ainsi que la position de la traverse 25. Comme, à l'instant de l'allumage du mélange, il n'y a pas de liaison entre le moteur à combustion interne et les organes récepteurs, il est possible d'opérer avec une compression très élevée, ce qui permet d'obtenir un rendement thermique élevé.
Les pressions élevées de combustion qui se produisent par la compression ne peuvent pas exer- cer d'influences nuisibles sur l'embiellage, comme cola
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se produit dans les moteurs à combustion, interne normaux à piston, car les pistons ne sont pas accouplés eux organes récepteurs à l'instant de leur changement de sens..
Il faut d'abord que, sous l'effet de 1' énergie de la combustion, les pistons atteignent la vitesse à laquelle les ressorts d'accouplement 30 et 31 sont actionnés de façon à réaliser 1'accouplement avec les tambours 34 et 35-
La manoeuvre de l'accouplement va être décrite
EMI12.1
spécialement à l'aide des figures 8 et S. Les 'Ga:¯'±70urs 34- et 35 sont reliés de façon à assurer une transmission in- pérative des efforts, par l'intermédiaire des roues/dentées 32 et 35, aux organes récepteurs. Ils tournent donc de façon constante. Les brides 28 et 29 oscillent par consé- quent dans un sens et dans l'autre au rythme du nouvel ent du piston.
Les ressorts d'accouplement 30 et 31 transmet- tent, avec un décalage de 180 par rapport au mouvement de rotation de l'arbre d'excentrique 60, le couple dans le sans de rotation à la roue dentée réceptrice 37. Il ne se produit unc interruption de la transmission impérative de la force qu'à l'instant du changement de sens du mouve- ment des pistons. Pour obtenir une ouverture et une fermeture accélérées des ressorts d'accouplement., il a été disposé à l'extrémité du ressort d'accouplement une niasse oscillante désignée par 70 dans les figures 8 et 9. Cette sasse doit constamment être accélérée et ralentie au rythme du mouvement du piston.
Par ce moyen, on provoque une ouverture et une fermeture accélérées du ressort d'accouplement, et on empêche ce ressort de frotter de façon inutile sur le tambour.