Brevet FR2183836A1 — publié le 19731221

L'invention se rapporte à un moteur rotatif à combustion interne, et elle s'applique particulièrement à un perfectionnement (lu mécanisme d'étanchéité entre le rotor et le cartel, daiis le but d'augmenter la stabilité du moteur durant le fonctionnement à faible vitesse et à faible charge. Bien que l'invention ne soit pas limitée ainsi, elle est de préférence, réalisée et décrite comme étant utilisée dans un moteur à combustion interne du type Wankel. Comme on le saint bien dans la pratique, le moteur à combustion interne rotatif du type Wankel est basé sur la configuration d'une courbe épitrochoidale à deux lobes et de l'enveloppe interne qui y est contenue. IlusEpécialement, le moteur à combustion interne rotatif du type Wankel est construit sous la forme d'un carter ayant une surface interne qui est délimitée par une épitrochoide à deux lobes, et est muni de deux parois extrêmes, et un rotor dont la surface externe est délimitée par une enveloppe interne à trois côtés de la courbe épitrochoidale de la paroi périphérique. Un arbre est supporté à travers les parois extrêmes du carter, et a une partie excentrique à l'intérieur du carter. Be rotor est supporté en vue d'une rotation autour de la partie excentrtpe, par un palier. Un mouvement relatif approprié entre la surface externe du rotor et la surface finterne du carter épitrocholdal est maintenu au moyen d'un engrenage interne fixé coaxialement au rotor, qui vient en contact avec un engrenage fixe, assujetti coaxialement à l'arbre à une paroi extrême interne du carter. Des bandes d'étanchéité de sommet sont disposées dans des rainures dans chaque partie de sommet du rotor, pour maintenir un engagement étanche entre des sommets du rotor et la surface interne du carter. Un certain nombre de chambres de fonctionnement sont formées entre les surfaces internes du carter, les parois extrêmes, les surfaces externes du rotor et les bandes d'étanchéité de sommet. Ces chambres de fonctionnee nt, durant la rotation du rotor, varient en volume, ainsi, sont effectuées les opérations du moteur à combustion interne comportant les étapes d'admission, de compression, d'expansion et d'échappement. Etant donné que le frottement entre les bandes d'étanchéité de sommet et la surface interne au carter est important, des essais ont été faits pour faire varierle point de contact de chaque bande d'étanchéité, de façon à éviter une usure-excessive des bandes. Par exemple, la surface interne du carter est décalée vers l'extérieùr parallèlement à la courbe épitrocholdale mentionnée auparavant, et chaque bande d'étanchéité de sommet est munie d'une courbure- désirable dans la région de contact, de sorte que le point de contact varie autour de la région de contact de la bande d'étanchéité desommet, selon la position du rotor. Cependant, dans- un tel cas, il est inévitable qu'un jeu important soit- introduit entréla surface interne du carter et l'épaulement de chaque flanc durotor près du sommet, au point de recouvrement entre les cycles d'admission et d'échappement. Cela est dû au jeu entre l'engrenage interne et l'engranage fixe, au jen interne du palier du rotor qui est utilisé pour tourillonner -le rotor sur la partie excentrique de l'arbre, à-la tolérance de fabrication du rotor, dont le profil est l'enveloppe interne à trois flancs. D'autres effets contribuant à la condition mentionnée ci-dessus s:it l'extension thermique des composants du moteur et le fait que la surface interne du carter est décalée parallèlement à la courbe épitrochoidale. Dans un moteur rotatif à-.conbustion interne, une certaine quantité de recouvrement, c'est-à-dire un temps de fonctionnem nt commun entre les cycles d'admission et d'échappement, est introduit et varie en fonction de la position du rotor dans le carter. Ce recouvrement est supérieur dans un moteur du type à entrée périphérique e dans un moteur du type a' entrée latérale. Une certaine quantité de recouvrement est nécessaire pour augmenter l'efficacité d'admission du moteur, mais, d'autre part, ce recouvrement affecte la stabilité du moteur lors du fonctionnement à faible vitesse et à faible charge. Ainsi, de façon à augmenter la stabilité au ralenti, la vitesse de ralenti doit, en conséquence, être augmentée. Cependant, il est évident que si la vitesse au ralenti est plus élevée, les problèmes de consommation de combustible augmentée et de bruits en résulteront. L'écart entre la surface interne carter et le rotor produit un écoulement de gaz d'échappement entre la chambre dans une étape d'échappement (appelée ci-après une chambre d'échappement) et la ligne d'admission, qui comporte ltorifice d'admission et la chambre dans une étape d'admission (appelée ci-après la chambre d'admission). Cet écoulement de gaz d'échappement affecte particulièrement le fonctionnement à faible vitesse et à faible charge du moteur. Plus particulièrement, lorsqu'une chambre de fonctionnement se déplace d'une étape d'échappement à une étape d'admission, ou au moment où la bande d'étanchéité de sommet s'approche d'un bord de l'entrée d'admission, un écoulement de gaz Cet écoulement continue tandis que la bande d'étanchéité de sommet passe au-dessus de l'entrée d'admission. Etant donné cet écoulement, un mélange suffisant de combustible et d'air ne peut être admis dans la chambre d'admission et/ou le mélange admis dans la chambre d'admission est dilué avec des gaz d'échappement. Il en résulte que le rapport de mélange désiré ne peut Btre obtenu, èt des ratés d'allumage fréquents du moteur se produisent, qui peuvent arriver de façon continue. Ainsi, le jeu produit un fonctionnement non stable à faible vitesse et a' faible charge. Selon la présente invention, on crée une construction d'étanchéité pour l'étanchéité entre un carter et un rotor tournant à l'intérieur d'une paroi périphérique du carter, la construction d'étanchéité comportant une couche d'un matériau qui est plus doux que celui du rotor, la couche étant placée le long de la partie avant de la surface externe entre les parties de sommet du rotor à partir du sommet jusqu'à au moins un côté latéral d'une décape sur la surface, dans la direction de rotation, de sorte qu'il n'y ait pas de jeu entre le rotor et la paroi périphérique du carter. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en section d'un moteur à combustion interne rotatif classique du type Wankel - la figure 2 est une vue extrême d'un rotor selon la présente invention ; et - la figure 7 est une vue en section agrandie semblable à celle de la figure 1, et illustrant la présente invention. En se reportant à la figure 1, un moteur à combustion interne y est illustré, qui comporte un carter 1 ayant une paroi interne 2 et deux parois extrêmes 3, qui sont fixées de façon à former une cavité. La surface interne 4 de la paroi interne 2 a le profil d'une épitrochoide à deux lobes. Un-arbre 5 est supporté à travers les parois extrêmes 7 et a une partie excentrique 6 à l'intérieur du carter 1. Un rotor 7 est supporté en vue d'une rotation sur la partie excentrique 6 par un palier (non représenté), lequel rotor 7 a un certain nombre de parties de sommet 8. Des bandes 9 d'étanchéité de sommet sont disposées dans des rainures 10 dans chaque partie de sommet du rotor. Des chambres de fonctionnement 11, 12 et 13 sont formées entre la surface interne 4 de la pari interne 2, les parois extrêmes, la surface externe 14 du rotor, et les bandes 9 d'étanchéité de sommet. Un orifice d'admission 15 etun orifice d'échappement 16 sont prevus dans la paroi interne 2 pour l'admission du mélange combustible-air et pour l'échappement du gaz d'échappement, respectivement. Un système d'allumage classique est prévu pour allumer le mélange, bien qu'il ne soit pas représenté sur les dessins. I e chambres de fonctionnement 11, 12 et 13 variert erl volume selon la position du rotor 7, de sorte que les cycles d'admission, compression, expansion, et échappement puissent être effectués. Sur la figure 1, la chambrede fonctionnement 11 est dans l'étape d'admission et la chambre de fonctionnement 13 est dans l'étape d'échappement. La flèche indique la direction de rotation du rotor 7. Sur la figure 1, tandis qu'une partie de sommet 8 est en train de traverser l'orifice d'admission 15, le gaz d'échappement 'écoule dans ltòrifice d'admission 15 et/ou la chambre d'admission 11 à travers le jeu A entre laslrface interne 4 de la paroi périphérique et la partie d'épaulement 17 du rotor 7, ainsi, le mélange frais de combustible et d'air admis dansa chambre 11 est dilué avec du gaz d'échappement. Pour empecherun tel écoulement de gaz d'échappement, en se reportant à B figure 2 et à la figure 3 qui illustrent l'invention, des couches 18 sont disposées le long de la partie avant de chaque surface de flanc de rotor externe à partir de la partie de sommet du flanc vers le bord latéral d'une découpe sur une telle surface dans la direction de rotation, de façon à éliminer le jeu. le matériau utilisé pour ces couches 18 est plus doux que le matériau du rotor. Par rapport au matériau du rotor, de l'auuminium, de l'aluminide de nickel (Al : 4,5 %, Ni : restant), du plomb, de l'étain ou du cuivre peuvent de préférence être utilisés dans le cas où le rotor 7 est en fonte, ce matériau étant utilisé de façon classique. Ces matières métalliques sont disposées sur les parties de la surface externe 14 du rotor 7 par des moyens de revêtement tels que pulvérisation de plasma ou placage. Par cet agencement, le jeu total qui est créé spécialement par le jeu entre l'engrenage interne et l'engrenage fixe, le jeu interne du palier, la tolérance de fabrication pour la surface externe du rotor, l'alignement des parties du carter, et le jeu qui est nécessaire pour permettre I'expansion-thermique du rotor,s'annule. De cette façon, un jeu A, qui n'est pas nécessaire, est éliminé, il en résulte une stabilité élevée durant le fonctionnement à faible vitesse, un fort rendement d'admission, et l'élimination des fluctuations de la vitesse du moteur. En d'autres termes, par les effets de la couche 18 S matériau doux, si la partie de couche du rotor ctact.e la surface interne 4 de la paroi 2 du rotor, la couche 18 se déforme élastiquement, de façon que le jeu entre le rotor 7 et la paroi du carter 2 soit éliminé. lie matériau de la couche 18 peut également entre une matière plastique telle qu'un polyamide, un plastique phénoliq-ue, du polyfluoroéthylène ou un caoutchouc de silicone. Par exemple, un vernis résistant à la chaleur comportant du polyimide comme composant principal peut être enduit par peinture à la brosse ou par pulvérisation sur la partie particulière de la surface externe 14 du rotor 7 mentionnéeantérieurement, laquelle surface devra être nettoyée de façon que toute matière étrangère soit enlevée avant le revêtement. Après revêtement, le vernis est seché à 1200C durant une heure, puis de nouveau à 2500C durant une heure de plus. Par ce procédé, une couche e iatière plastique douce, résistant à la chaleur est formée. En variante du vernis résistant à la chaleur, on peut utiliser un mélange de graphite, de poudre de polyimide, et de fibre de charbon. Lorsque la couche comporte de la fibre de charbon, du graphite, ou de la poudre de polyimide comme composant, elle a un effet semAubrifiant. De plus, la couche 18 peut être faite pour fournir un effet catalytique supplémentaire, enAa formant en platine, en oxyde de cuivre etc... (ce sont bien entendu, des matériaux doux), ainsi, les hydrocarbures et/ou l'oxyde de carbone des gaz brillés sont décomposés en gaz non toxiques. Bien que la coucke 18 doit être placée le long de la partie d'épaulement 17 du rotor 7, délimitée comme la partie entre le sommet la surface de lobe menante, ceci ne signifie pas que la longueur de la couche 18 doit être ainsi limitée. Ainsi, la couche i8 rrllt être disposée sur toute la surface externe du rotor 7 de façon à simplifier la fabrication et réduire le temps et le eoût de la fabrication. La couche peut également etre fabriquée séparément et fixée autour par des procédés tels que des fixations mécaniques ou des collages chimiques, qui peuvent Acilement être effectués sur une chaîne de montage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND I CAT IONS 1. - Construction d'étanchéité pour l'étanchéité entre un carter et un rot or pouvant tourner dans une paroi périphérique dudit carter, caractérisée en ce qu'elle comporte, une couche de matériau qui est plus doux que celui dudit rotor, ladite couche étant placée le long de la partie avant de la surface externe entre les parties de sommet dudit rotor, à partir dudit sommet jusqu'à au moins un bord latéral d'une découpe sur ladite surface dans la direction de rotation, de sorte qu'il n'y ait pas de jeu entre ledit rotor et ladite paroi périphérique dudit carter. 2. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche précitée est placée sur toute la surface externe du rotor précité. 3. - Agencement selon la revenxication 1, caractérisé en ce que la matière de la couche précitée est de l'aluminium. 4. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de la couche précitée est de l'aluminide de nickel. 5. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de la couche précitée est du plomb. 6. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de la couche précitée est de l'étain. 7. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé ence que la matière de la couche précitée est du cuivre. 8. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de la couche précitée est une matière plastique résistant à la chaleur. 9. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastique résistant à la chaleur est du polyamide. 10. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastique résistant à la chaleur précitée est du polyimlde. 11. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastique résistant à la chaleur précitée est de la matière plastique phénolique. 12. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastique résistant à la chaleur précitée est du caoutchouc de silicone. 13. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastique résistant à la chaleur précitée est du polyfluorokthyl8ne. 14. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce roque la couche précitée comporte un matériau ayant un faible coefficient de frottement, ainsi, ladite couche a un effet auto-lubrifiant. 15. - Agencement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le matériau précité ayant un faible coefficient de frottement est de la fibre de charbon. 16. - Agencement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le matériau précité ayant un faible coefficient de frottement est du graphite 17. - Agencement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le matériau précité ayant unSsible coefficiea de frottement est de la poudre de polyimide. 18. - Agencement selonla revendication 1 caractérisé en ce que le matériau de la couche précitée est un métal catalytique. 19. - Agencement selon la revendication 18, caractérisé en ce que le métal catalytique précité est du platine. 20. - Agencement selon la revendication 18, caractérisé en ce que le métal catalytique précité est de l'oxyde de cuivre. 21. - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coucheprdoitée est placée sous la forme d'un revêtement appliqué à la surface externe du rotor précité. 22. - Agencement selon la revendication 21, caractérisé en ce que la couSe précitée est appliquée par placage 23. - Agencement selon la revendication 21, caractérisé en ce que la couche précitée est appliquée par pulvérisation de plasma. 24. - Agencement selon la revendication 21, caractérisé en ce que la couche précitée est appliquée par peinture. 25. - Agencement selon la revendication 1, comportant de plus un moyenfixant la couche précitée à la surface externe précitée du rotor précité.