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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2514415A1
Family ID 28578401
Probable Assignee Bando Kiko Co
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MACHINE A MOUVEMENT ALTERNATIF DANS LAQUELLE LA PIECE EN
MOUVEMENT ET LE SUPPORT ONT UN CONTACT ROULANT
Abstract
_________________________________________________________________
LA MACHINE SELON L'INVENTION COMPORTE UN SUPPORT 1, 32, UNE PIECE A
MOUVEMENT ALTERNATIF 4, 31 QUI SE DEPLACE DANS LE SUPPORT, UN
VILEBREQUIN 19 EFFECTUANT UN MOUVEMENT DE ROTATION, UNE BIELLE 3
ARTICULEE D'UNE PART AVEC LE VILEBREQUIN ET D'AUTRE PART AVEC LA PIECE
A MOUVEMENT ALTERNATIF ET UN DISPOSITIF A ROULEMENT 9, 13, 21, 22, 35)
MONTE SUR LA PARTIE LATERALE DE LA PIECE A MOUVEMENT ALTERNATIF, CETTE
DERNIERE ETANT AINSI EN CONTACT ROULANT SUR LE SUPPORT PAR
L'INTERMEDIAIRE DU DISPOSITIF DE ROULEMENT. LA MACHINE PEUT CONSISTER
EN UN MOTEUR A PISTON, UN COMPRESSEUR OU UNE POMPE.
Description
_________________________________________________________________
2 551 4 4 1 5
Machine a mouvement alternatif La presente invention concerne une
machine a mouvement alternatif ayant un frottement reduit entre un
piston et un cylindre.
Des machines a mouvement alternatif telles que des moteur-s, des
compresseurs ou des pompes a mouvement
alternatif sont bien connues.
Dans une machine a mouvement alternatif, par exemple un moteur a
pistons, une bielle qui accouple un
piston avec une vilebrequin effectue un mouvement oscil-
latoire lateral pendant le mouvement alternatif du piston
dans un cylindre, afin de transmettre un couple au vile-
brequir Ainsi, une poussee laterale du piston resultant
du mouvement oscillatoire lateral de la bielle est appli-
quee au cylindre La poussee laterale est exercee par la
surface laterale exterieure du piston sur la surface late-
rale interieure du cylindre, suivant un plan defini par le mouvement
oscillatoire lateral de la bielle Ainsi, cette
poussee laterale produit un contact a frottement conside-
rable entre la surface laterale interieure du cylindre et
la surface laterale exterieure du piston, ce dont il resul-
te d'assez grandes pertes par frottement.
Dans le but d'eviter oes pertes par frottement provoquees par l'effet
de la poussee laterale, differentes contre-mesures ont ete prises, par
exemple en decalant la position de l'axe de piston qui accouple le
piston et la bielle ou en reduisant autant que possible l'intervalle
entre le piston et le cylindre, mais aucune de ces mesures
n'a apporte une reduction effective des pertes par frote-
tement.
L'invention est donc orientee sur le probleme ci-
dessus et son but est de proposer une machine a mouvement
alternatif permettant d'assurer une reduction du frotte-
ment entre la surface laterale interieure du cylindre et la surface
laterale exterieure du piston en reduisant ainsi
substantiellement les pertes par frottement.
La machine a mouvement alternatif selon l'invention
2 2514415
comporte un support, une piece a mouvement alternatif ef-
fectuant un mouvement alternatif dans le support, un vile-
brequin executant un mouvement de rotation, une bielle ar-
ticulee a une extremite sur le vilebrequin et a son autre extremite
sur la piece a mouvement alternatif et un dispo- sitif a roulement
monte sur la partie laterale cle la piece
a mouvement alternatif, cette derniere etant en contact rou-
lant avec le,support par l'intermediaire du dispositif a roulement.
Par consequent, dans une machine a mouvement al-
ternatif selon l'invention, etant donne que la piece a mou-
vement alternatif est en contact roulant avec le support
-pardintermediaire du dispositif a roulement, la force de
frottement entre le support et la piece a mouvement alter-
natif peut etre reduite avec facilite, permettant ainsi une
reduction substantielle des pertes par frottement.
Selon l'invention, la piece a mouvement alterna-
tif peut fitre un piston ou une crosse de tige de piston,
Sous la forme d'un piston auxiliaire accouple avec le pis-
ton et le support peut etre un cylindre dans lequel le-pis-
ton execute un mouvement alternatif ou une piece support
dans laquelle la crosse effectue un mouvement alternatif.
L'invention peut tre appliquee a un moteur a mouvement alternatif, un
compresseur a mouvement alternatif
une pompe a mouvement alternatif Ou similaire.
D'autres caracteristiques et avantages de l Vin-
vention apparattront au cours de la description qui va sui-
vre de plusieurs exemples de realisation et en se referant aux dessins
annexes sur lesquels: La Figure 1 est une coupe longitudinale d'un
mode de-reelisation de l'invention, sur laquelle le piston est
represente partiellement en coupe;
la Figure 2 est une vue en plan du moteur a mou-
vement alternatif de la Figure 1, dont la culasse est enle-
vee, et sur laquelle le piston est represente en coupe par-
tielle,
La Figure 3 est une coupe longitudinale d'une par-
tie d'un autre mode de realisation d'un moteur a mouve-
ment alternatif selon l'invention, avec le piston en coupe partielle,
la Figure 4 est une vue en plan du moteur de la r Figure 3 avec la
culasse enlevee, et le piston represente en coupe partielle, la Figure
5 est une coupe longitudinale d':un autre mode encore de realisation
de l'invention avec le piston en coupe partielle, la Figure 6 est une
vue en plan du moteur de la
Figure 5 avec la culasse enlevee, le piston etant repre-
sente en coupe partielle, la Figure 7 est une coupe a grande echelle
d'une partie du piston de la Figure 6, et la Figure 8 est une vue
schematique d'encore un autre mode de -24 al:Lsation de l'invention,
La reference 1 designe un cylindre comme support.
La reference 2 designe la chemise de cylindre ou la paroi in-
terieure du cylindre 1, La reference 3 designe une bielle.
La reference 4 designe un piston comme piece a mouvement alternatif Le
piston 4 est prevu avec des ouvertures 6 sur sa partie laterale 5 Les
ouvertures 6 sont disposees dans le plan d'action de la bielle 3,
c'est-adire dans un plan 12 defini par le mouvement oscillatoixe
lateral de la bielle 3 (represente par le trait mixte sur la Figure
2), et deux par deux, en position superieure et inferieure des deux
cotes du piston 4 Dans chacune des quatre ouvertures 6, un galet
constituant un dispositif de roulement est monte pour tourner sur le
piston 4 au moyen d'un axe R,
cet axe etant maintenu a chaque extremite par la paroi la-
terale 7 de l'ouverture 6 Chacun des galets 9 est dispose -dans la
jupe 11 du piston 4, au-dessous des segments 10,
a l'endroit o la poussee laterale du piston 4 est appli-
qu 4 e sur la paroi interieure 2 Chacun des galets 9 fait
legerement saillie radialement a la surface laterale exte-
rieure 13 du piston 4, et il est en contact roulant sur la
paroi interieure 2 du cylindre 1 Chacun des galets 9 com-
porte un palier a roulement, comme un palier a billes, un
2514415.
palier a aiguilles ou unpalier a rouleaux, et son profil dans la
direction axiale de l axe 8 est e N arc de cercle correspondant a la
forme de la surface laterale interieure de la paroi 2 Chacun des
galets 9 a une longevite sure,
en ce qui concerne les chocs ou les forces violentesd'iner-
tie et la chaleur excessive La bielle 3 est articulee par
une extremite sur le vilebrequin 19 et par son autre extre-
mite sur le piston 4, au moyen de 1 lac e de piston 14 La
reference 37 designe le carter de vilebrequin Le -lubri-
fiant est fourni aux galets 9, a la surface laterale exte-
rieure 13 du piston 4, a la paroi interieure 2 et a l'axe
de piston 14 quand le piston 4 effectue son mouvement al-
ternatif dans le cylindre 1.
Dans le moteur a mouvement alternatif realise
de cette maniere, le piston 4 effectue son mouvement alter-
natif dans le cylindre 1 pendant que la bielle 3 repete le mouvement
oscillatoire lateral dans le plan 12, mouvement par lequel la poussee
laterale du piston 4 s'exerce sur la
paroi interieure 2 du cylindre 1 Dans ce mode de realisa-
tion, etant donne que plusieurs galets 9 sont montes sur la partie
laterale 5 du piston 4 dans 1 " plan 12 et que ces galets 9 sont en
contact roulant sur la paroi interieure 2, chacun d'entre eux evite de
facon efficace que la surface laterale exterieure 13 du piston 4 soit
en contact avec un
frottement considerable sur la paroi interieure 2 du cylin-
dre 1, sous l'effet de la poussee laterale du piston 4; ce-
la permet aussi de reduire la force de frottement entre la surface
Igtewale exterieure 13 et la paroi interieure 2,
apportant une diminution substantielle des pertes par frot-
tement.
Deand essais sur route effectues reellement sur un vehicule automobile
equipe du moteur a mouvement alternatif selon l'invention ont montre
qu'une economie
substantielle pouvait etre faite sur le prix du combustible.
Les Figures 3 et 4 illustrent un autre mode de realisation de
l'invention, dans lequel les m 8 mes elements
que ceux du precedent sont designes par les memes refe-
rences
25144 1 5
Dans ce mode de realisation, le piston 4 com-
porte deux ouvertures 15 sur sa partie laterale, chacune
desdites ouvertures 15 etant disposee dans le plan 12 de-
fini par le mouvement oscillatoire lateral de la bielle 3 (indique en
traits mixtes sur la Figure 4) dans la jupe 11 du piston, la position
preferee pour les ouvertures 15 etant legerement au-dessous de celle
de l'axe de piston 14 Dans chacune des ouvertures 15, un axe 16 est
dispose dans la direction axiale de l'axe de piston 14 et il est fixe
aux deux extremites sur les parois laterales 17 de l'ouverture 15; un
galet 1, constituant le dispositif de roulement, peut tourner sur
l'axe 16 Chacun des galets
1 R fait legerement saillie a l'exterieur de la surface la-
terale exterieure 13 du piston 4 et il est agence pour
tre en contact roulant sur la paroi interieure du cylin-
dre 1 Le galet 18 comporte un palier a billes, un palier a aiguilles,
ou un palier a rouleaux, d'une longevite sure en ce qui concerne les
chocs ou les violantes forces
d'inertie ainsi que la chaleur excessive.
Les Figures 5, 6 et 7 illustrent encore un autre mode de realisation
dans lequel les m 8 mes elements que ceux des precedents sont designes
par les memes references,
Dans ce mode de realisation, chaque dispositif de roule-
ment comporte un axe 20, deux galets 21 et 22 tournant sur
l'axe 20 et plusieurs ressorts plats 23 constituant un dis-
positif de rappel elastique, pouvant tourner sur l'axe 20 entre les
galets 21 et 22 Des ouvertures 24 sont formees dans la paroi
circonferentielle de la jupe Il du cylindre 4, dans le plan 12
(represente en traits mixtes sur la
Figure 6) et chacun des axes 20 est fixe par ses deux ex-
tremites sur les parois laterales 25, de l'ouverture 24.
L'axe 20 est dirige dans la direction axiale de l'axe de piston 14, et
les galets 21, 22 et une piece 26 de retenue de ressort plat sont
montes pour tourner sur la surface laterale exterieure de l'axe 20
Chacun des galets 21 et 22 comporte un palier a aiguilles ou un palier
a rouleaux comprenant une bague interieure 27, des elements roulants
25144 15
2 R et une bague exterieure 29 La bague interieure 27 est fixee sur la
surface laterale exterieure de l'axe La bague interieure 27 et la
bague exterieure 29
peuvent tourner l'une par rapport a l'autre par les ele-
ments roulants 28 et peuvent aussi se deplacer l'une par rapport a
l'autre par les elements roulants 28 dans la direction axiale de l'axe
20 La piece 26 cle retenue de ressort platpeut tourner sur l'axe 20
Plusieurs ressorts plats 23 sont maintenus chacun par une extremite
par la
piece de retenue 26 et ils poussent par leurs autres ex-
tremites les bagues exterieures 29 des galets 21 et 22
vers l'exterieur, dansla direction axiale de l'axe 20.
La piece de retenue 26 et le ressort plat 23 peuvent
tourner ensemble avec les bagues exterieures 29 Le pro-
fil de la section de chacune des bagues exterieures 29 des galets 21
et 22 dans la direction axiale de l'axe 20
est un arc de cercle correspondant a la forme de la sur-
face laterale interieure de la paroi interieure 2, et les bagues
exterieures 29 sont en contact roulant sur une
surface relativement large avec la paroi interieure 2.
Chacune des bagues exterieures 29 des galets 21 et 22 fait legerement
saillie a la surface laterale exterieure 13
du piston; pelles sont poussee elastiquement vers l'exte-
rieur dans la direction axiale de l'axe 20 par le ressort
plat 23, et sont pousseessur la paroi interieure 2 du cy-
lindre 1 Par consequent, les galets 21 et 22 peuvent rouler de facon
sure sur la paroi interieure 2 pendant
le mouvement alternatif du piston 4 et ils sont mainte-
nus en contact roulant avec ciette paroi interieure 2 meme lorsque se
produit un choc violant entre le piston 4 et
le cylindre 1 De plus, en raison de l'elasticite du res-
sort plat 23, les galets 21 et 22 peuvent recevoir la char-
ge de la paroi interieure 2 exercee comme reaction a la poussee
laterale, et accepter la dilatation thermique de piston 4, permettant
ainsi de maintenir effectivement le contact roulant avec la chemise de
cylindre 2 Il est donc possible d'eviter efficacement le contact a
frottement considerable entre la surface laterale exterieure 13 du
25144 1 5
piston 4 et la paroi interieure 2, ce qui conduit a une reduction
substantielle de la force de frottement entre la surface laterale
exterieure 13 et la paroi interieure 2 Il est en outre possible
d'eviter efficacement des phenomenes indesirables, tels que des
rayures produites sur la surface laterale interieure de la paroi
interieure 2. Les ressorts plats 23 peuvent tre remplaces
par des rondelles elastiques.
La Figure A illustre un autre rmode encore de-
realisation de l'invention, dans lequel les memes elements
que ceux des precedents sont designes par les memes refe-
rences Dans ce mode de realisation, une crosse 31 de tige de piston
est accouplee par une tige de piston 30 avec un
piston 4 qui execute un mouvement alternatif dans un cy-
lindre 1, et la crosse 31 effectue un mouvement alternatif
dans une glissiere 32 comme support La bielle est arti-
culee a une extremite par un axe 33 sur la crosse 31 et
elle est articulee par son autre extremite sur le vilebre-
quin 19 Des galets 35, comme dispositif de roulement, sont montesp Dur
tourner sur des axes 33, sur les parties laterales 34 de la crosse 31,
dans le plan defini par le
mouvement oscillatoirelateral de la bielle 3, ce plan cor-
respondant au plan 12 des precedents modes de realisation.
Les galets 35, au nombre de quatre au total, sont prevus
respectivement dans les positions superieure et inferieure
de l'axe 33, des deux c 6 tes de la crosse 31 Chacun des ga-
lets 35 est agence pour tre en contact roulant sur la -
glissiere 32, afin d'eliminer le contact a frottement con-
siderable entre la crosse 31 et la glissiere 32 Chacun des axes 36 est
dirige dans la direction axiale de l'axe 33 et il est fixe par ses
deux extremites aux parois laterales de logements ou ouvertures prevus
sur les parties laterales 34 de la crosse 31 Chacun des galets 33
tournant sur l'axe 36 comporte ur palier a billes, un palier a
rouleaux ou un palier a aiguilles, dont la surface laterale exterieure
fait legerement saillie sur la partie laterale 34 de la crosse 31 La
glissiere 32 est supportee sur le cylindre
25144 15
1 ou le carter de vilebrequin 37 Au lieu du dispositif de roulement
monte sur la partie laterale 5 du piston 4
dans le precedent mode de realisation, les galets 35 con-
stituant le dispositif de roulement sont montes sur la 4 crosse 31,
comme un piston auxiliaire accouple avec le piston 4 dans ce mode de
realisation Ce dernier convient particulierement pour un moteur a
mouvement alternatif dans lequel le piston 4 subit-iune dilatation
thermique
dans une mesure relativement large et dans lequel La pous-
see laterale est forte, par exemple un moteur diesel de grande
puissance ou autre Cependant, chacun des modes precedents de
realisation representessur les Figures 1 a 7 peut aussi s'appliquer au
moteur de la Figure B, par exemple le piston 4 etant accouple par une
tige de piston
avec une crosse sous forme d'un piston auxiliaire, execu-
tant un mouvement alternatif dans une glissiere, la crosse
et le vilebrequin etant accouples par une bielle de manie-
re que le mouvement alternatif de la crosse puisse 8 tre converti en
un mouvement de rotation du vilebrequin Grace au dispositif de
roulement sur la crosse, egalement dans ce cas, pour que la poussee
laterale de la crosse puisse
etre appliquee a la glissiere par ce dispositif de roule-
ment, la force de frottement entre la crosse et Laglissire
peutetre reduite de facon efficace entreanant une reduc-
-25 tion effective de la force de frottement entre le -piston
et le cylindre, et par consequent, une diminution sub-
stantielle de perte par frottement.
Dans chacun des precedents modes de realisation,
l'invention a ete expliquee dans son application a un mo-
teur a mouvement alternatif mais elle n'estpas limitee a ce seul mode
de realisationet peut s'appliquer aussi a
d'autres machines a mouvement alternatif comme un com-
presseur, une pompe ou autre Par exemple, dans le cas d'un compresseur
ou d'une pompe a mouvement alternatif, le meme dispositif de roulement
que celui des Figures t et 2, des Figures 3 et 4 ou des Figures 5 a 7
peut etre monte sur la partie laterale du piston, afin que ce dernier
soit en contact roulant avec le cylindre par l'interme-
diaire du dispositif de roulement pendant le mouvement alternatif du
piston dans le cylindre En variante, le dispositif de roulement
represente sur la Figure 8 peut etre monte sur la crosse, sous forme
d'un piston auxiliai- re accouple avec le piston, afin que la crosse
soit en contact roulant avec la glissiere par le dispositif de
roulement pendant son mouvement alternatif dans la glissiere Dans ce
cas, le dispositif de roulement peut comporter les galets 9 de la
Figure 2, les galets 18 de la Figure 4 ou les galets 21 et 22 par
paires, de la
Figure 7.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Machine a mouvement alternatif, caracterisee en ce qu'elle comporte
un support ( 1, 32), une piece a
mouvement alternatif ( 4, 31) effectuant un mouvement al-
ternatif dans le support, un vilebrequin ( 19) effectuant un mouvement
de rotation, une bielle d'accouplement ( 3) articulee a une extremite
sur ledit vilebrequin et a son autre extremite sur ladite piece a
mouvement alternatif et un dispositif a roulement ( 9, 18, 21, 22, 35)
monte
sur la partie laterale de ladite piece a mouvement alter-
natif, ladite piece a mouvement alternatif etant en contact
roulant avec le support par l'intermediaire dudit disposi-
tif de roulement.
2 Machine selon la revendication 1, caracteri-
see en ce que des dispositifs de roulement ( 9, 18, 35, 21, 22) sont
montes sur les deux cotes de la piece a mouvement alternatif, et sont
positionnes des deux cotes dans un plan defini par le mouvement
oscillatoire lateral de ladite bielle.
3 Machine selon la revendication 2, caracteri-
see en ce que le dispositif de roulement consiste en un galet ( 9, 18,
35) monte pour pivoter sur un axe ( 8, 16, 36) sur la piece a
mouvement alternatif, ledit galet etant
en contact roulant avec le support.
4 Machine selon la revendication 3, caracteri-
see en ce que le profil de la section du galet ( 9, 18, 35)
dans la direction axiale de l'axe a une forme qui corres-
pond a la forme de la surface laterale interieure du
support ( 1, 32).
5 Machine selon la revendication 4, caracteri-
see en ce que la piece a mouvement alternatif est un
piston ( 4) et le support est un cylindre.
6 Machine selon la revendication 4, caracteri-
see en ce que la piece a mouvement alternatif est une crosse ( 31)
d'accouplement avec le piston ( 4), cette crosse, etant animee d'un
mouvement alternatif le long
du support ( 32).
7 Machine selon la revendication 2, caracteri-
see en ce que le dispositif de roulement comporte un axe ( 20), deux
galets ( 21, 22) montes pour tourner sur l'axe et un dispositif de
rappel ( 23) monte pour tourner sur l'axe entre les galets, le
dispositif de rappel poussant elastiquement les galets vers
l'exterieur dans
la direction axiale de l'axe.
8 Machine selon la revendication 7, caracteri-
see en ce que le profil de la section des galets ( 21, 22)
dans la direction axiale de l'axe a une forme qui cor-
respond a la forme de la surface laterale interieure du
support ( 1).
9 Machine selon-la revendication 8, caracte-
risee en ce que la piece a mouvement alternatif est
un piston ( 4) et le support est un cylindre.
Machine selon la revendication 8, caracte-
risee en ce que la piece a mouvement alternatif est une crosse ( 31)
d'accouplement avec le piston ( 4), cette crosse etant animee d'un
mouvement alternatif le long
du support ( 32).
11 Machine selon la revendication 2, caracte-
risee en ce que le dispositif de roulement comporte plusieurs galets (
9, 35) disposes dans la direction axiale de la piece a mouvement
alternatif, chacun des galets etant montes pour tourner par un axe (
8, 36)
sur la piece a mouvement alternatif ( 4).
12 Machine selon la revendication 11, carac-
terisee en ce que le profil de la section de chacun des galets ( 9,
35) dans la direction axiale de l'axe
a une forme qui correspond a la forme de la surface late-
rale interieure du support ( 1, 32).
13 Machine selon la revendication 12, carac-
terisee en ce que la piece a mouvement alternatif est un piston ( 4)
et le support ( 1) est un cylindre,
14 Machine selon la revendication 12, carac-
terisee en ce que la piece a mouvement alternatif est une crosse ( 31)
d'accouplement avec le piston, ladite crosse etant animee d'un
mouvement alternatif le long
du support ( 32).
Machine selon l'une quelconque des reven-
dication 1 a 14, caracterisee en ce qu'e X Ie est un
moteur a mouvement alternatif.
16 Machine selon l'une quelconque des reven-
dications 1 a 14, caracterisee en ce qu'elle est un
compresseur a mouvement alternatif.
17 Machine selon l'une quelconque des reven-
dications 1 a 14, caracterisee en ce qu'elle consiste
en une pompe a mouvement alternatif.
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