Brevet FR2101021A1 — publié le 19720331

La présente invention concerne les moteurs à explosion ou à combustion interne, et plus précisément les moteurs du type dit -"rotatif". Les moteurs de ce genre comportent un rotor monté à l'intérieur d'un stator et qui est agencé de manière à délimiter plusieurs chambres d'explosion ou de combustion. De tels moteurs présentent des avantages incontestables par rapport aux moteurs classiques comportant des pistons ånimés d'un mouvement alternatif En effet, dans les moteurs rotatifs, l'effet de l'explosion ou de la combustion des gaz provoque directement l'entrainement du rotor en rotation. Ceci évite donc la présence d'un vilebrequin ou de tout autre dispositif susceptible de transformer un mouvement alternatif en un mouvement rotatif. Toutefois les moteurs rotatifs, qui existent actuellement, sont relativement complexes. Par ailleurs, du fait même de leur conception, la réalisation pratique de ces moteurs soulève un certain nombre de difficultés. Ceci est notamment le cas pour les moteurs dans lesquels le corps du rotor délimite par lui-même les chambres d'explosion ou de combustion grâce à une forme particulière de celui-ci. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un moteur rotatif conçu de façon à ne pas comporter les inconvénients inhérents aux moteurs actuels de ce type. Ce moteur est essentiellement caractérisé en ce que ses diverses chambres d'explosion ou de combustion des gaz sont délimitées par des ailettes montées radialement coulissantes dans un anneau formant avec elles un rotor dont l'arbre est excentré par rapport à l'axe du stator correspondant, ce rotor étant disposé autour d'un noyau central fixe constituant une came pour l'extrémité interne des ailettes coulissantes du rotor afin de maintenir leur extrémité opposée contre la paroi intérieure du stator.Par ailleurs, les orifices d'admission et d'échappement des gaz, ainsi que l'organe d'allumage de ceux-ci, sont convenablement disposés compte tenu de la variation de volume des différentes chambres délimitées par les ailettes du rotor. le présent moteur peut être agencé pour fonctionner soit selon un cycle à deux temps, soit selon un cycle à quatre temps. Dans le second cas, les ailettes de son rotor délimitent un nombre impair de chambres et il est prévu un organe mobile de contrôle de l'admission et de l'échappement des gaz agencé de manière qu'une chambre sur deux soit alimentée en gaz à chaque tour et qu'au même tour les autres chambres soutent raccordées l'une après l'autre à l'orifice d'échappement. Du reste, d'autres particularités et avantages du moteur selon l':Lnvention apparaitront au cours de la description suivante de deux exemples de réalisation de celui-ci. Cette description est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur selon l'invention conçu pour fonctionner selon un cycle à deux temps La figure 2 en est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un moteur selon l'invention conçu pour fonctionner selon un cycle à quatre temps La figure 4 en est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Ainsi qu'il est indiqué ci-dessus, le moteur représenté aux figures I et 2 est agencé pour fonctionner selon un cycle à deux temps. Ce moteur comporte un rotor 1 affectant la forme d'un anneau monté à lsintérieur d'un stator 2. Sur l'un de ses côtés, l'anneau 1 du rotor est solidaire d'un flasque 3, lui-meme solidarisé avec un arbre rotatif 4 monté dans des roulements 5 portés par un palier 6 fixé sur le stator. A ce sujet, il convient de noter que cet arbre est excentré par rapport à l'axe théorique X-Y du stator. Cet excentrement est tel qu'en deux points diamétralement opposés du stator, le rotor présente respectivement un écart minimum et un écart maximum par rapport à la paroi interne de ce dernier. Ces deux points se trouvent évidemment situés dans le plan diamétral A-D contenant à la fois l'axe X-Y du stator et l'axe de l'arbre 4 du rotor (voir Pig. 2). L'anneau 1 du rotor présente une série d'ailettes radiales 7, Celles-ci sont représentdes sur la Pig.-2, mais non sur la Fig. 1, pour simplifier cette derniè-re Ces ailettes sont constituées par autant de plaquettes distinctes les unes des autres et monté-es librement coulissantes dans des fentes radiales 8 ménagées dans l'anneau I. Lte3Ari=it interna de Cea ailettes se trouve au contact d'un noyau central fixe 9. Celui-ci constitue du reste une came assurant le maintien de l'extrémité externe de chaque ailette contre la paroi interne du stator 2. Cependant, lors de la rotation du rotor durant le fonctionnement du moteur, les ailettes 7 se trouvent automatiquement appliquées contre la paroi interne du stator par la force centrifuge. De préférence, des chambres de graissage 10 sont ménagées à l'intérieur de l'anneau 1, à l'endroit de chaque fente 8 pour faciliter le glissement de l'ailette 7 correspondante. Cep.endant, ces chambres assurent également le refroidissement des diverses ailettes mobiles. Du fait de ltexcentrement du rotor par rapport à L'axe du stator, les diverse chambres délimitées par les ailettes 7 présentent un volume variable. - En effet, leur volume est maximum dans la région où le rotor présente un écart maximum ; puis ce volume décrort vers le point diamètralement opposé pour croître à nouveau, et ainsi de suite. L'orifice 11 d'admission des gaz et l'orifice 12 d'échappement de ceux-ci sont disposés sur la paroi périphérique du stator, de part et d'autre du point à l'endroit duquel le rotor présente un. écart maximum par rapport à la surface interne de celui-ci. De préférence, un compresseur rotatif 13, ou un dispositif injecteur de gaz, est-branché sur l'orifice d'admission 11, afin d'assurer le remplissage des diverses chambres délimitées par les ailettes 7. Enfin, un organe d'allumage, par exemple une bougie- d1allumage 14, est rapporté sur la paroi du rotor à proximité ai point. à l'endroit duquel-le stator présente un écart minimum par rapport à celui-ci. Cependant cet organe d'allumage est disposé au-delà du plan diamétral A-3 en direction de l'orifice d'échappement 12, comme représenté sur la Fig. 2. Du fait de l'agencement ainsi prévu, chacune des diverses chambres délimitées par les ailettes 7, se trouve remplie due gaz frais lorsqu'elle parvient en regard de ltorifice d'admission 11 Puis, du fait de la rotation du rotor dans le sus de la. flèche F, les. gaz contenus dans chacune de ces chambres: se trouvent-comprimés de: plus en plus jusqu:'.au moment où la chambre considérée-parvient-en regard de l'organe d'allumage 14. Les moyens de commande de ce dernier sont tels- que celui-ci assure l'allumage des gaz de chaque chambre peu de temps après que l'ailette avant 7 d'une chambre déterminée ait dépassé la position de cet organe. Ainsi Effet de l'explosion agit sur cette ailette, qui présente alors une surface utile plus grande que celle de l'ailette délimitant la même chambre à l'arrière. Dans ces conditions, l'effet de l'explosion contribue à faire tourner le rotor dans le sens de la flèche F. Les gaz situés dans la ehambre-considérée se détendent ensuite, du fait même de l'accroissement de volume de cele-ci. Puis, ces gaz peuvent s'échapper par ltori-fice 12- lorsque cette meme chambre parvient en regard de ce- dernier, ce qui achève le cycle correspondant. Comme on peut le constater, le fonctionnement du présent moteur est extrêmement simple. De plus, la structure de ce moteur est également très simple, de sorte que son prix de revient est peu élevé. Cependant, ainsi qu'il a déjà été indiqué, le moteur selon l'invention peut fonctionner dans un cycle à quatre temps. Un exemple de réalisation d'un tel moteur est du reste illustré sur les figures 3 et 4 du dessin annexé. Ce moteur présente une structure générale similaire à celle du précédent moteur. Du reste, les organes identiques à ceux prévus dans la précédente forme de réalisation sont identifiés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice "a". En effet, ce moteur comporte un rotor annulaire la portant une série d'ailettes 7a mobiles dans le sens radial. Le rotor ainsi constitué est disposé autour d'un noyau 9a formant une came pour les ailettes 7a, et l'ensemble est placé à l'intérieur d'un stator 2a. Comme précédemment, l'arbre 4a du rotor est excentré par rapport à l'axe théorique X-Y du stator, de façon qu'en deux points diamètralement opposés, le rotor présente respectivement un écart minimum et un écart maximum. Cependant, le présent moteur se différenWcie du précédent par le fait que les ailettes 7a sont obligatoiremeint en nombre impair, de façon à délimiter un nombre égal de chambres distinctes. Ainsi danz l'exemple- représenté, les ailettes sont au nombre de, sept. En effet, ce moteur, est conçu de manière; qu'à chaque tour du rotor, une chambre sur deux soit alimentée en gaz, et qu'au mame tour les autres chambres soient raccordées l'une après l'autre à l'orifice d'échappement, et vice-versa lors du tour suivant. Pour chaque chambre d'explosion, un cycle moteur complet se trouve donc réparti sur deux tours complets du rotor Dans ces conditions, l'orifice lla d'admission des gaz se trouve situé en amont de la zone d'expansion maximum des chambres d'explosion, tandis que l'orifice 11b d'échappement est placé en amont de la zone de réduction maximum de ces mêmes chambres. Cependant, l'admission et l'échappement sont contrôles par un organe de commande assurant à chaque tour l'alimentation d'une chambre sur deux et ltéchappement des gaz des autres chambres, puis l'inverse au tour suivant.Dans l'exemple représenté, cet organe consiste en une couronne 15, montée rotative autour de la paroi périphérique du stator, et qui présente une série d'ouvertures 1-6, destinées à assurer l'admission et l'échappement des gaz dans les diverses chambres du moteur. A ce sujet, il convient de noter que les orifices la et 12a, par lesquels débouchent la tubulure d'admission 11b des gaz, ainsi que la tubulure d'échappement I2b, s'étendent sur une surface relativement importante de la paroi périphérique du stator. Cependant, la couronne de distribution 15 se trouve interposée entre chacun de ces orifices et la tubulure correspondante. Or, cette couronne est entraînée en rotation à une vitesse moitié moindre de celle du rotor. A cet effet, cette couronne est pourvue d'une denture intérieure 17 qui est reliée par un train d'engrenages 18 avec l'arbre 4a du rotor. Si l'on considère la position représentée à la Sig. 4, on peut constater que l'une des ouvertures de la couronne de distribution 15, en l'occurrence son ouverture 16a, permet l'admission des gaz frais dans une seule des diverses chambres délimitées par les ailettes mobiles 7a, à savoir la chambre 19a. Du reste, cette chambre reste raccordée à la tubulure d'admission 1Sb par cette ouverture pendant tout le temps où elle se trouve en regard de l'orifice lia, puisque la couronne tourne dans le même sens que le rotor, mais à une vitesse moitié moindre. Par contre, la chambre 19b, située immédiatement après, ne sera pas reliée à la tubulure d'admission des gaz, lorsqu'elle parviendra en regard de l'orifice Ils, car elle s'en trouve séparée par la couronne 15. Mais, par la suite, quand'le% chambres 19c et 19e viendront en regard de l'orifice d'admission, chacune d'elles se trouvera raccordée avec la tubulure correspondante, grace à une ouverture de la couronne 15 de distribution. En effet, l'agencement est tel qu'une chambre sur deux se trouve raccordée à la tubulure d'admission à chaque tour du rotor. Lorsque chacune des chambres ainsi alimentée parvient en regard de latubulure d'échappement, elle se trouve isolée par la couronne de distribution 15, de sorte que les gaz se trouvent de plus en plus comprimés à l'intérieur de ces chambres jusqu'au moment ou chacune d'elles parvient en regard des organes d'allumage, qui peuvent être constitués par deux bougies 14a portées par les parois latérales du rotor. Nais, quand, au tour suivant, les chambres considérées, c'est à-dire les chambres 19a, 19c et 19e, parviennent en regard de l'on gane de l'orifice d'admission, elles s'en trouvent isolées par la couronne de distribution. Par contre, à la fin de ce second tour, chacune d'elles est raccordée avec la tubulure d'échappement 12b, gracie à l'une ou l'autre des ouvertures 16 de cette mAme couronne. Bien entendu, le processus est inverse à chacun des deux tours considérés, pour les autres chambres du moteur, c'est-à-dire les chambres 19b, 19d, 19f, etc... Ainsi, une chambre sur deux se trouve à la position "explosion et détente", lorsque la suivante est à la position "admission". Il en est de même pour l'échappement et la compression. Dans ces conir tions, pour chaque chambre, un cycle moteur complet se trouve effectivement réparti sur deux tours. Ce moteur possède une grande souplesse et une très grande régularité de fonctionnement. Cependant, il va de soi que, dans l'un et l'autre cas, le moteur selon l'invention n'est pas limité aux deux formes de réalisation qui ont été décrites ci-dessus à simple titre indicatif. Ainsi, il est bien évident que la forme des ailettes 7 ou 7a pourraient être modifiée, ces ailettes pouvant avoir une forme curviligne pour obtenir un meilleur rendement. Par ailleurs, la largeur du stator peut être plus ou moins importante. Dans le cas d'un moteur ayant un cycle de fonctionnement en quatre temps, la couronne rotative 15, contrôlant l'admission et l'échappement des gaz, pourrait store montée à l'intérieur du rotor, au lieu d'être placée à l'extérieur, comme cela est le cas dans l'ex- emplie représeat. De plus, cette couronne pourrait tre remplacée par un autre organe susceptible d'assurer la commande voulue de l'admission et de l'échappement des gaz. Ainsi, il est possible de prévoir-des orifices d'admission et d'échappement sut la paroi latérale 20 du stator qui est opposée au flasque 3a du rotor et d'utiliser, alors, comme organe de contrôle-de l'admission et de l'échappement des gaz, un disque rotatif.disposé contre cette paroi et comportant une séried'ouver- tures judicieusement réparties. Mais d'autres organes de contrôle pourraient également être employés pour commander l'admission et l'échappement des gaz dans un tel cas. Dans l'une et l'autre de ces deux formes de réalisation, le moteur selon l'invention peut faire l'objet de nombreuses applications, et ce, en raison même de ses avantages. En effet, il peut être utilisé pour remplacer les moteurs de conception classique comportant des pistons animés d'um mouvement alternatif. Dans le cas de sa forme de réalisation conçue pour fonctionner selon un cycle à deux temps, le moteur selon l'invention peut être utilisé sur des appareils portatifs et ce, en raison même de son faible poids. R E V B N D I C A D I O N S 1.- Moteur rotatif à explosion ou à combustion interne, comportant un rotor monté à l'intérieur d'un stator et pourvu'd'ailettes sur lesquelles agit l'effet de l'explosion ou de la combustion des gaz, caractérisé en ce que son rotor affecte la forme d'un anneau monté rotatif autour d'un axe excentré par rapport à celui du stator et qui est disposé autour d'un noyau central fixe formant une came pour l'extrémité interne des ailettes, celles-ci étant montées radialement coulissantes dans l'anneau du rotor qui leur sert de support, cependant que les orifices d'admission et d'échappement des gaz, ainsi que l'organe d'allumage de ceux-ci sont convenablement disposés, compte tenu de la variation de volume des différentes chambres délimitées par les ailettes du rotor. 2.- Un moteur selon la revendication 1 conçu pour fonctionner selon un cycle à deux temps, caractérisé en ce que les orifices d'admission et d'échappement des gaz sont disposés de part et d'autre, et à une distance relativement faible, de la zone, dans laquelle le rotor présente un écart maximum par rapport à la paroi interne du stator, l'organe d'allumage étant situé peu après la zone de réduction maximum du volume des chambres de ce moteur, cependant qu'un dispositif injecteur ou compresseur de gaz est branché sur l'orifice d'admission de ceux-ci. 3.- Un moteur selon la revendication 1, conçu pour fonctionner selon un cycle à quatre temps, caractérisé en ce que les ailettes du rotor délimitent un nombre impair de chambres et il est prévu un organe mobile de contrôle de l'admission et de l'échappement des gaz agencé de manière qu'une chambre sur deux soit alimentée en gaz à chaque tour et qu'au même tour, les autres chambres soient raccordées l'une après l'autre à l'orifice d'échappement, ce dernier étant situé en amont de la zone de réduction maximum du volume des chambres de ce moteur, cependant que l'orifice d'admission des gaz est placé en amont de la zone d'expansion maximum du volume de ces mêmes chambres. 4.- Un moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de contrôle de l'admission et de l'échappement des gaz consiste en une couronne percée d'ouvertures convenablement disposées et qui est montée rotative à l'intérieur du stator, ou autour de celui-ci, à une vitesse moitié moindre que celle du rotor0 5.- Un moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des chambres de graissage sont aménagées à l'in- térieur de I'andeau du rotor à ltendroit des fentes de coulissement des différentes ailettes portées par celui-ci.