Brevet FR2138581A1 — publié le 19730105

DESCRIPTION La présente intention concerne les acteurs thermiques à pistons rotatifs fonctionnant suivant le cycle à quatre temps. Le moteur suivant l'invention permet d'obtenir, dans un cylindre unique et fixe, quatre cycles complets par tour de l'arbre moteur avec une distribution sans soupape et un allumage en un point unique du cylindre. D'autre part, la compression des gaz stopérant en dehors de la présence du système d'allumage jusqu'à la fin de la phase de compression, il est possible d'utiliser une bougie à point chaud. Le moteur proposé est caractérisé par l'application d'un dispositif permettant la transformation réciproque d'un mouvement de rotation uniforne en deux mouvements de rotation de meme sens et de mame axe mais de vitesses périodiquement variables. Le mouvement de rotation uniforme est celui de l'arbre moteur, les mouvements de rotation de vitesses périodiquement variables sont ceux correspondant à des couples de pistons. Les différents éléments assurant la liaison des pistons 1-2-3-4 (figures 1-2-3 planche I-2) à l'arbre acteur 5 sont les suivants : les pistons 1 et 2, constitués par une portion d'anneau cylindrique, sont disposés diamétralement et fixés à l'axe creux porte-pistons 6. Un second axe creux 7 reçoit les pistons 3 et 4 intercalés entre les pistons 1 et 2 afin de permettre un certain débattement angulaire aux deux couples de pistons. L'axe creux porte-pistons 6 possède, à une extrémité, une coulisse 8 radialement disposée dans laquelle roulent des galets montés sur les manetons excentrés 9 et 10 des arbres manivelles Il et 12.Ces arbres manivelles, disposés symétriquement, tournent, grace à des pignons 13 et 14 clavetés sur eux, dans un porte-satellites 15 dont l'extrémité constitue l'arbre moteur 5, les pignons 13 et 14 roulant à l'intérieur de la couronne dentée fixe 16. D'une manière identique, l'axe creux 7 qui porte les pistons 3 et 4 possède une coulisse radiale 17 dans laquelle roulent des galets montés sur les manetons excentrés 18 et 19 des arbres manivelles 20 et 21. Ces arbres manivelles portent, clavetés sur eux, les pignons 22 et 23 et tournent dans le porte-satellites 24 lié en rotation avec le porte-satellites 15 par l'arbre central à extrémités cannelées 25. Pendant la rotation du porte-satellites 24, les pignons 22 et 23 roulent à l'intérieur de la couronne dentée fixe 26. Un cylindre extérieur fixe 27 et les culasses latérales 28 et 29 respectivement pourvues d'une lumière d'admission et d'une lumière d'échappement constituent une chambre annulaire dans laquelle tournent les pistons 1-2-3 et 4. Au point de vue cinématique, les mouvements absolus des pistons, pen dant le mouvement de rotation uniforme de l'arbre 5 sont des rotations de vitesses angulaires périodiques de période t quidéterminent à chaque instant des positions angulaires relatives différentes entre les pistons et créent ainsi, pendant la rotation de ceux-ct, leur rapprochement et leur éloignement tous les demi-tours. Considérons la transmission des mouvements, de l'arbre moteur aux pi8- tons, par les différents éléments déjà décrits : les porte-satellites 15 et 24, liés en rotation par l'arbre central 25, entrassent autour de leur axe commun et à la même vitesse angulaire les arbres manivelles 11-12-20 et 21. Les pignons 13-14-22 et 23 clavetés sur ces arbres manivelles roulent à l'intérieur des couronnes dentées fixes 16 et 26, communiquant ainsi un double mouvement de rotation à ces arbres manivelles : rotation uniforme autour de leur axe et rotation uniforme autour de l'axe de rotation des porte-satellites. Si nous tenons compte que les diamètres primitifs des pignons 13-14-22 et 23 ont pour valeur D/2, (D étant le diamètre primitif des couronnes dentées 16 et 26), on démontre en cinématique que la trajectoire décrite par un point du plan des pignons (plan robile)par rapport à un plan fixe perpendiculaire à l'axe de rotation est une ellipse.Les axes des manetons excentrés 9-10-18 et 19 décrivent donc des ellipses ayant pour grand axe la distance entre les axes des pignons satellites augmentée du double de l'excentricité des manetons et pour petit axe la distance entre les m8aes axes diminuée du double de l'excentricité des manetons0 Dans le cas particulier qui nous intéresse et où, (figure 3), les pignons 13 et i4 ainsi que les manetons 9 et 10 sont disposés symétriquesent par rapport à l'axe de rotation des porte-satellites tandis que les pignons 22 et 23 avec leurs manetons 18 et 19 sont décalés de1(/2 par rapport aux premiers après une rotation det autour de leur axe, les ellipses décrites par les axes des manetons 9410-18 et 19 se trouvent con- fondues et les lignes joignant les axes des manetons opposés deux à deux constituent deux diamètres conjugués de l'ellipse décrite par eux. Dans ces conditions, les coulisses radiales 8 et 17, respectivement en prise avec les manetons 9-10 et 18 e19, ainsi que les couples de pistons 1-2 et 3-4, (figure 2), respectivement liés par les axes creux 6 et 7 à ces coulisses, ont à chaque instant les positions définies par deux diamètres conjugués de ltellipse décrite par les manetons.C'est ainsi que, pendant la rotation de un tour des porte-satellites, la position angulaire relative de deux pistons voisins, (1 et 3 par exemple), varie, et que la valeur de l'angle au centre défini par ces deux pistons passe deux fois par un maximum et deux fois par un minimum. Pour un mouvement de rotation uniforme des porte-satellites les mouve avents absolus des pistons pris deux à deux sont des rotations continues de vitesees angulaires périodiques de période # et décalées de # /2. A l'accroissement de vitesse angulaire des pistons 1-2 par exemple, correspond une diminution de vitesse des pistons 3-4 et inversement tous les quarts de tour. Fonctionnement du acteur Le moteur proposé utilise le cycle à quatre temps Considérons les pistons se déplaçant suivant la flèche (fig.2) dans le cylindre 27 entre les parois latérales des culasses 28 et 29. La culasse 28 possède une lumière d'admission des gaz, la culasse 29 une lumière d'échappement. Ces deux lumières disposées symétriquement par rapport au grand axe de l'ellipse décrite par les manetons sont réglables angulairement pour les avances ou retards à l'admission et à l'échappement Enfin, une bougie est fixée sur le cylindre 27 en 30 dont la position angulaire est réglable pour les avances à l'allumage. a) Phase d'admission : la variation volumétrique périodique de l'espa- ce compris entre deux pistons (1 et 3 par exemple), crée en 28 l'aspiration des gaz carburés pendant la rotation de r/2, (suivant la flèche fig. 2), des porte-satellites. Le piston 3 vient prendre la position de 2 assurant l'ouverture de la lumière d'admission tandis que le piston 1 prend la position qu'occupait 3 en réalisant la fermeture de la lumière d'admission. b) Phase de compressior Après une nouvelle rotation de #/2 des porte-satellites, le piston 3 qui était venu en 2 passe en 4 tandis que le piston 1 qui avait pris la position de 3 passe en 2. Le volume interpiston devenant minimum au droit de la bougie1 nous avons l'allumage des gaz en fin de cette phase de compression. c) Phase d'explosion et détente : Après l'allumage en fin de compres sion, la détente des gaz s'opère pendant une nouvelle rotation de #/2 . Le piston 3 précédemment en 4 prend la position 1 et le piston 1 précé devent en 2 passe en 4 donnant, entre les deux pistons considérés, le volus; maximum d) Phase d'échappement : Dans la dernière période de rotation de #/2 des porte-satellites, le volume interpiston diminue entre 1 et 3 et assure l'échappement des gaz brûlés en 29.Le piston 3 qui était en 7 reprend la position .3 en réalisant l'ouverture de la lumière d'échappement et ensuite la fermeture de la lumière d'admission, tandis que le piston 1 qui était en 4 reprend la position initiale 1 en assurant la fermeture de la lumière d'échappement Chaque phase s'opérant dans l'intervalle de deux pistons pour une rotation de fi /2 des porte-satellites, nous avons donc,pour une rotation de un tour de l'arbre moteur, un cycle complet en considérant deux pistons voisins et quatre cycles complets en considérant les quatre espaces interpistons; soit : quatre admissions, quatre compressions, quatre explosions détentes et quatre échappements pendant une rotation de un tour. Le moteur, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où l'on désire obtenir un fonctionnement comparable à celui d'un moteur classique de huit cylindres. il peut être également utilisé en couplant deux moteurs, tels que décrits, afin d'obtenir un fonctionnement comparable à celui d'un seize cylindres. REVENDICATIONS 1. Moteur à pistons rotatifs permettant d'obtenir, dans un cylindre unique et fixe, quatre cycles complets par tour de l'arbre moteur avec une distribution sans soupape et un allumage en un point unique du cylindre, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif destiné à assurer la transformation réciproque du mouvement de rotation uniforme de l'arbre moteur en deux mouvements de rotation de meme sens et de blême axe mais de vitesses périodiquement variables intéressant deux couples de pistons. 2. Moteur à pistons rotatifs constitué par eux moteurs, selon la revendication 1, accouplés en surie ou en parallèle avec un décalage de XC /4, permettant d'obtenir un fonctionnement comparable à celui d'un moteur classique de seize cylindres.