Piston Octogonal à Géométrie Déformable Contrôlée (POGDC)

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Nouveauté et avantages de la machine POGDC

La présente invention (POGDC) s’affranchit de toutes les difficultés précédemment décrites et se démarque nettement de l’art actuel car elle comporte les particularités suivantes :
- un piston octogonal bi-régulier à géométrie déformable (POGD), (Figs 1A-1D) caractérisé par :
o 4 têtes de piston (TPA,TPB,TPC,TPD) offrant chacune 2 articulations à entraxe court, avec 8 goupilles (GO,GO1,GO2,GO3,GO4,GO5,GO6,GO7,GO8),
o 4 bielles (BA,BB,BC,BD) à entraxe long ; chacune d’entre elles relie 2 têtes de piston consécutives (TPA,TPB,TPC,TPD),
o un enchaînement cyclique et alterné des têtes de piston (TPA,TPB,TPC,TPD) avec les bielles (BA,BB,BC,BD) qui donne un octogone bi-régulier.
- un carter périphérique (CP) ayant 2 variantes
o « carter périphérique à glissières » (CPG) : les têtes de piston (TPA,TPB,TPC,TPD) sont montées en liaison glissière sur le carter (CPG) dans 2 directions orthogonales (OX,OY) (Figs. 2A-2D). L’intersection (O) de ces 2 directions (OX,OY) constitue le centre géométrique du moteur. Le carter est alors constitué par 4 portions d’astroïdes (ASTA,ASTB,ASTC,ASTD) et par des portions rectilignes les reliant (Fig. 3A),
o « carter périphérique à rotation » (CPR) : les extrémités des 4 têtes de piston (TPA,TPB,TPC,TPD) ont un mouvement relatif par rapport au carter (CPR) dont le profil intérieur est un bilobe paramétré par une formule analytique offrant des cinématiques fines et variées (Figs. 2G,2H,3B),
- 2 plaques de fermeture (PF1,PF2), mobiles, ou fixes, ou intégrées au carter périphérique(CPR,CPG).

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- les figures 2G et 2H présentent l’intégration d’un piston (POGD) de la figure 1A dans un carter périphérique à rotation(CPR),

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Et ces pièces sont assemblées avec les 4 arrangements suivants :

1. on dispose le piston octogonal (POGD) à l’intérieur du carter périphérique (CP), et le carter (CP) entre les 2 plaques de fermeture (PF1,PF2) (Figs. 2B,2D,2H) ce qui délimite un volume intérieur (VI) fractionné de manière bien particulière (Figs. 3A,3B,3C) en :
- 4 chambres périphériques (CA,CB,CC,CD), et,
- 1 chambre centrale (CE)
o dans la variante « carter périphérique à glissières », on dispose le piston octogonal (POGD) à l’intérieur du carter (CPG), et ce carter (CPG) entre les 2 plaques de fermeture (PF1,PF2), une adaptation du carter (CPG) et des têtes de piston(TPA) délimite (figs. 1D,3C) des chambres optionnelles périphériques (COP) dont le nombre est de préférence multiple de 4,
o dans la variante « carter périphérique à rotation » (figs. 2G,2H), on dispose le piston octogonal (POGD) à l’intérieur du carter (CPR), et ce carter (CPR) entre les 2 plaques de fermeture (PF1,PF2). Il existe alors un mouvement relatif de rotation pure autour du centre O, entre les axes (OX,OY) du piston (POGD) et le carter (CPR).

2. le piston octogonal (POGD) est adapté pour se mouvoir constamment et périodiquement dans le carter périphérique (CP,CPG,CPR) afin de faire varier périodiquement le volume de chaque chambre (CA,CB,CC,CD,CE,COP),

3. les plaques de fermeture(PF1,PF2) et le carter périphérique (CP) sont équipés de lumières pour faire entrer et sortir le fluide dans chaque chambre :
- soit par le passage des chambres devant les lumières afin de les desservir au moment opportun
- soit avec des soupapes (SPP) à obturateur rotatif telles que décrites dans la demande FR0708874 déposée par la Société SYCOMOREEN pour la Machine à Pistons Rotatifs à Battement Contrôlé (MPRBC),
- soit avec des dispositifs souffleurs(DS1,DS2) et/ou aspirateurs(DA1,DA2) de fluides,

4. un mécanisme de conversion de mouvement (MCM) garantit la rotation continue et homocinétique d’au moins un rotor (ROT,ROTA,ROTB,ROTC,ROTD) collecteur de puissance :

- dans la variante « carter périphérique à glissières », on relie les mouvements de translation alternée (le long des axes (OX,OY) du carter (CPG)) d’au moins une des têtes de piston (TPA,TPB,TPC,TPD) au mouvement de rotation continue de l'arbre moteur (ROTA,ROTB) par un mécanisme (MCM) qui permet de piloter la déformation périodique du piston octogonal (POGD). Les mécanismes (MCM) de contrôle du mouvement du piston (POGD) peuvent être, notamment, des trois genres suivants, par ordre de pertinence croissante :
o le premier basé sur l’usage d’un « mécanisme bielle/vilebrequin »,
o le second sur un « mécanisme sinus » ,
o le troisième requiert au moins une « came rotative complexe possiblement surmutilobée » ; ce dernier mécanisme, contrairement aux deux précédents, est celui qui offre une liberté quasi-totale pour la cinématique du piston octogonal et aboutit aux machines à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée (POGDC) les plus optimales.

- dans la variante « carter périphérique à rotation », le mouvement relatif entre les axes (OX,OY) du piston octogonal (POGD) et le carter (CPR) est une rotation homocinétique de centre O. Ainsi, le mécanisme de conversion de mouvement est directement inclus dans l’assemblage du piston (POGD), du carter (CPR) et des plaques de fermeture (PF1,PF2). De préférence, les 2 axes (OX,OY) doivent être portés par au moins une des plaques de fermeture (PF1,PF2) qui comporte des rainures orthogonales dans lesquelles les galets(GALA,GALB,GALC,GALD), les aligneurs (ALIA, ALIB,ALIC,ALID) et/ou les butées(BUTA,BUTB,BUTC, BUTD) coulissent pour maintenir l’orthogonalité des médianes(OX,OY). Il suffit alors :
o soit de fixer le carter (CPR) et de prélever la rotation des médianes(OX,OY) du piston (POGD), via la rotation d’au moins une des plaques (PF1,PF2) qui devient tournante en portant au moins les deux axes (OX,OY),
o soit de fixer au moins une des plaques de fermeture (PF1,PF2) portant les deux médianes(OX,OY) du piston (POGD) et de prélever la rotation du carter (CPR).
o Dans cette variante « carter périphérique à rotation », il est possible avec une seule plaque circulaire à chemin entrecroisé surmultilobé (CES), de réduire la vitesse de de la pièce tournante(CPR,PF1,PF2) d’un facteur entier supérieur ou égal à 2, multipliant ainsi la compacité de la machine par ce même facteur. On trouvera à ce sujet des précisions dans la description détaillée.

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- la figure 3A montre une vue de face d’un carter périphérique à glissières(CPG) et ses chambres et équipements de combustion,

- la figure 3B montre une vue de face d’un carter périphérique à rotation(CPR) et ses chambres et équipements de combustion,

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Nombre, organisation et fonctionnement des chambres d’une machine POGDC

Selon une première caractéristique complémentaire conforme à l'invention, la machine (POGDC) comprend de préférence :
- dans la variante « carter périphérique à glissières » :
o 4 chambres périphériques (CA,CB,CC,CD)
o une chambre centrale (CE)
o 4N chambres optionnelles périphériques (COP) avec N un entier positif ou nul. Lorsque N n’est pas nul, la machine possède N familles de 4 chambres optionnelles périphériques (COP) respectivement voisines des chambres périphériques (CA,CB,CC,CD) et désignées comme suit :
§ COPA1,COPB1,COPC1,COPD1,
§ COPA2,COPB2,COPC2,COPD2,…
§ … COPA[N],COPB[N],COPC[N],COPD[N],

- dans la variante « carter périphérique à rotation » :
o 4 chambres périphériques (CA,CB,CC,CD)
o une chambre centrale (CE).

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- la figure 3C illustre un carter périphérique à glissières(CPG) avec chambres optionnelles périphériques(COP),

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Ainsi, le piston octogonal à géométrie déformable (POGD) s’inscrit parfaitement dans le volume intérieur(VI) en restant en contact avec le carter périphérique (CP) pour séparer constamment l’ensemble de ces chambres, et son mouvement périodique génère un intense balayage à effets multiples :

* Le rapprochement de(TPB,TPD) le long de OX produit :

- une diminution du volume des chambres (CA) et (CC), et simultanément,
- une augmentation du volume des chambres (CB) et (CD), et simultanément,
- un battement de la chambre centrale (CE) passant de son volume minimal à son volume maximal, et enfin retournant à un volume minimal,
- et lorsque le moteur est équipé de chambres (COP) :
§ une diminution/augmentation du volume des chambres (COPA) et (COPC) et simultanément,
§ une augmentation/diminution du volume des chambres (COPB) et (COPD).

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- la figure 4A met en évidence les soupapes(SPP) d’échanges gazeux pour un carter périphérique à glissière(CPG),

- la figure 4B est une vue éclatée et en perspective de la figure 3A,

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* Puis le rapprochement de(TPA,TPC) le long de OY produit :

- une diminution du volume des chambres (CB) et (CD), et simultanément,
- une augmentation du volume des chambres (CA) et (CC), et simultanément,
- un battement de la chambre centrale (CE) passant de son volume minimal à son volume maximal, et enfin retournant à un volume minimal,
- et lorsque le moteur est équipé de chambres (COP) :
§ une diminution/augmentation du volume des chambres (COPB) et (COPD) et simultanément,
§ une augmentation/diminution du volume des chambres (COPA) et (COPC).

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- la figure 4C est une vue éclatée et en perspective d’une machine(POGDC) conforme à l’invention dans sa variante « carter périphérique à glissières »