[Blog de Remundo] Machines et Animaux non conventionnels

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Selon encore une autre caractéristique conforme à l'invention, le mécanisme de conversion de mouvement du type « losange déformable » comprend de préférence :
- des coulisseaux (21,22,23,24) se translatant radialement par rapport à l'axe de rotation moteur (40),
- des bielles (25,26,27,2 reliant deux à deux les coulisseaux,
- des excentriques (9A,9B,9C,9D) entraînés par les pistons (7A,7B,7C,7D) et reliés aux bielles,
- au moins un maneton solidaire de l'arbre moteur (30) et entraîné par les coulisseaux.
En particulier, si les manetons, les bielles, les coulisseaux, les excentriques et les pistons sont montés sur des roulements, un haut rendement du mécanisme peut être atteint et la fiabilité accrue par diminution de l’usure des pièces.
Selon une caractéristique complémentaire, ce dispositif générique type « losange déformable » requiert de préférence une architecture composée de 4 pistons, 4 excentriques, 4 bielles, 4 coulisseaux et deux manetons présentant les caractéristiques suivantes :
- les bielles (25,26,27,2 sont montées rotatives, exactement en leur milieu sur les excentriques (9A,9B,9C,9D), et leur prolongement définit exactement un losange déformable, et
- deux des quatre coulisseaux (23,24) se translatent dans une première direction, en sens contraire l'un de l'autre,
- les deux autres coulisseaux (21,22) se translatent dans une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, en sens contraire l'un de l'autre,
- les coulisseaux (23,24) sont les plus éloignés lorsque les coulisseaux (21,22) sont les plus rapprochés, et inversement.
- les manetons sont diamétralement opposés et chacun constamment au contact de deux appuis consécutifs et orthogonaux parmi les 4 appuis (31,32,33,34) guidés par les 4 coulisseaux (21,22,23,24).
La robustesse et le rendement du mécanisme de conversion sont ainsi encore améliorés car le guidage parfait desdits coulisseaux peut se faire notamment avec des roulements tangents aux rainures (36,37) de la plaque (29).

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fig4_sycomoreen.JPG

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Mécanisme à losange déformable



qui convertit un mouvement rotatif alterné à 90° en un mouvement rotatif continu

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Selon une caractéristique alternative également conforme à l'invention, le deuxième type de mécanisme de conversion de mouvement appelé « came centrale rotative », comprend :
- des excentriques, des coulisseaux, au moins une glissière, des galets et une came,
et s’appuie sur les caractéristiques suivantes :
- chaque excentrique (9) est solidaire de l'un des pistons (7) et porte l'un des coulisseaux (52),
- les coulisseaux glissent dans une des glissières (53) au moins,
- les galets (54) sont solidaires des glissières (53) et exercent un effort sur la came centrale (55) pour l'entraîner en rotation, et
- la came (55) est solidaire de l'arbre moteur (30).

Quel que soit le nombre de paires de pistons compris entre un et l’infini, ce mécanisme « came centrale rotative » permet, selon la forme de la came, de générer des lois cinématiques extrêmement variées pour convertir le mouvement de rotation alternée des pistons (7) en mouvement de rotation continue de l'arbre moteur (30).

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Mécanisme de type came centrale rotative pour 3 paires de pistons rotatifs

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Les 4 étages du moteur en vue de profil

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E1: conversion du mouvement
E2: échanges de fluide
E3: conversion thermomécanique à pistons rotatifs
E4: injection/réglage du taux de compression

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De préférence, la came comprend une pluralité de lobes et le nombre de lobes de la came est égal au nombre de paires de pistons multiplié par un nombre entier non nul.

Ceci permet à la came centrale d’avoir aussi un rôle de démultiplication du mouvement à haut rendement et encombrement réduit. Toutefois, des contraintes techniques sur :
- la finesse des lobes
- les angles de transmission des efforts aux contacts came/galets
peuvent imposer une augmentation du diamètre moyen de la came centrale rotative pour des grands nombres de lobes.
Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, de préférence le dispositif comprend au moins deux paires de pistons, chaque coulisseau coulisse dans deux glissières consécutives, et chaque glissière est maintenue par deux des coulisseaux.

L’utilisation de roulements pour les coulisseaux, galets et glissières permet là aussi de garantir de très bons rendements et une excellente fiabilité du mécanisme.

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Etage E2 vu en coupe transversale

fig6_sycomoreen.JPG

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Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, le dispositif présente en outre de préférence les caractéristiques suivantes :
- la culasse comporte au moins une lumière d'admission (61) pour faire entrer le fluide dans chaque chambre, au moins une soupape d'admission pour obturer la lumière d'admission, au moins une lumière d'échappement (62) pour faire sortir le fluide de chaque chambre et au moins une soupape d'échappement pour obturer la lumière d'échappement,
- chaque soupape d'admission s’ouvre et se ferme grâce au passage d’un obturateur rotatif (14) d'admission présentant une ou plusieurs ouvertures à sa périphérie, afin de sélectivement obturer et libérer la lumière d'admission, et
- chaque soupape d'échappement s’ouvre et se ferme grâce au passage d’un obturateur rotatif (14) d'échappement présentant une ou plusieurs ouvertures à sa périphérie, afin de sélectivement obturer et libérer la lumière d'échappement.

L'utilisation d'un ou plusieurs obturateurs rotatifs permet de simplifier la commande des soupapes et d’obtenir des obturations ou libérations des lumières très rapides à grande section de passage du fluide, tout en gardant un mécanisme compact.

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Etage E4 de conversion du mouvement dans sa variante "losange déformable"

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Selon une caractéristique complémentaire conforme à l'invention, le système d’obturateur rotatif peut être, du plus simple au plus sophistiqué :

- sans calage variable : une seule pièce commune à toutes les soupapes d’admission et d’échappement et en rotation autour de l’axe (40), équipée de deux familles de lumières (63A,63B,63C,63D), l’une pour l’admission, l’autre pour l’échappement, les 2 familles de lumières étant réparties à sa périphérie, régulièrement, circulairement et sur 2 rayons distincts autour de l’axe (40),

- avec calage variable à l’admission et l’échappement : deux pièces en rotation autour de l’axe (40), équipées de lumières réparties à leur périphérie circulairement et régulièrement autour de l’axe (40) : la première pièce est commune à toutes les lumières d’admission (61), la seconde à toutes celles d’échappement (62). Le calage variable des soupapes devient alors indépendant entre l’admission et l’échappement, mais n’est pas indépendant d’une chambre à l’autre,

- avec calage variable entièrement indépendant pour chaque soupape : pour chaque chambre, deux pièces en rotation équipées d’une ou plusieurs lumières (63) réparties à leur périphérie, la première pièce pour l’admission (61), la seconde pour d’échappement (62), le calage variable des soupapes devient alors indépendant entre l’admission et l’échappement, et aussi d’une chambre à l’autre.

Dans tous les cas, tant pour l’admission que l’échappement, le mouvement du ou des obturateurs rotatifs est de préférence commandé d'une part par la rotation de l'arbre moteur (30) et d'autre part par un dispositif de gestion de l'admission (65) secondé par un organe mécanique (64).

Ainsi, la rotation de l'arbre moteur permet de gérer le fonctionnement nominal des soupapes d'admission et d'échappement, tandis que le ou les dispositifs (64,65) de gestion de l’admission et de l'échappement permettent de gérer les variations par rapport au fonctionnement nominal précité.

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Etage E4 dans différentes positions pour la conversion du mouvement à systèmede type "losange déformable"

fig8_sycomoreen.JPG

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Selon une autre caractéristique complémentaire, lorsque le dispositif comprend au moins deux chambres, et pour chacune de ces chambres au moins :
- une lumière d'admission et un obturateur d'admission,
- une lumière d'échappement et un obturateur d'échappement.
Les dispositifs de gestion de l'admission et de l'échappement (65) agissant sur leur organe mécanique respectif (64) sont capables de maintenir fermés ou ouverts, pendant un nombre quelconque de rotations alternées des pistons, respectivement chaque obturateur rotatif d'admission et chaque obturateur rotatif d'échappement de l'une au moins des chambres.

Ainsi, certaines des chambres peuvent ne pas être utilisées dans certaines circonstances, afin de réduire les pertes par compression et détente de gaz, et donc d'améliorer le rendement du moteur.

De façon générale, les systèmes de gestion de l’admission et de l’échappement supervisent les rotations de l’obturateur rotatif (14), du planétaire (15) et du porte-satellites (17).

Cette supervision des distributions rotatives permet, par la modification, voire la désactivation du fonctionnement nominal des chambres, d’atteindre des rendements optimum pour la machine, selon les évolutions de son environnement.

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Etage E4 de conversion du mouvement à "came centrale rotative" à 2 lobes

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Récapitulatif des figures

- la figure 1 illustre en perspective éclatée un dispositif conforme à l'invention,
- la figure 2 illustre le dispositif en perspective sans l'étage repéré E4 à la figure 1,
- la figure 3 illustre en perspective éclatée, à échelle agrandie, l'étage repéré E1 à la figure 1,
- la figure 4 illustre en perspective éclatée, à échelle agrandie, les étages repérés E2 et E3 à la figure 1,
- la figure 5 représente le dispositif assemblé et vu de profil en relation avec les vues éclatés des étages repérés E1, E2, E3 et E4 sur la figure 1,
- la figure 6 représente en coupe transversale l'étage E2,
- la figure 7 représente en perspective éclatée, à échelle agrandie, l'étage repéré E4 de type « losange déformable »,
- les figures 8A, 8B, 8C et 8D représentent schématiquement l'étage repéré E4 de type « losange déformable », dans 4 positions successives,
- la figure 9 représente schématiquement l'étage repéré E4 de type « came centrale rotative » avec galets pointant vers le centre de la machine et 2 paires de pistons,
- la figure 10 représente schématiquement l'étage repéré E4 de type « came centrale rotative » avec galets pointant vers la périphérie de la machine et 2 paires de pistons,
- la figure 11 représente schématiquement la variante de la figure 9 dans le cas d'un dispositif à 3 paires de pistons,
- la figure 12 représente schématiquement la variante des figures 9 ou 10 dans le cas d'un dispositif à une seule paire de pistons,
- la figure 13 représente schématiquement une variante de la figure 10 dans le cas d'un dispositif à 2 paires de pistons et une came centrale heptuplée (55), soit possédant 2x7 = 14 lobes,
- la figure 14 représente schématiquement une variante de la figure 11 dans le cas d’un dispositif à 3 paires de pistons et deux cames centrales (55,5 quadruplées comportant chacune 3x4 = 12 lobes,
- la figure 15 représente schématiquement une variante de la figure 12 dans le cas d’un dispositif à 1 seule paire de pistons et une came centrale sextuplée (55) comportant 1x6 = 6 lobes,
- la figure 16 représente une variante de la figure 12 dans le cas d’un dispositif à 1 seule paire de pistons et deux cames centrales (55,5 nonuplées comportant chacune 1x9 = 9 lobes.
- la figure 17 représente le mécanisme obturateur rotatif de soupape repéré 10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H sur la figure 2, avec son dispositif de gestion (64,65),
la figure 18 représente un mécanisme obturateur rotatif réglable commun à 4 lumières d’admission (61A,61B,61C,61D) généralisable pour un nombre quelconque de lumières circulairement et régulièrement réparties, qu’elles soient d’admission ou d’échappement.