Brevet FR2318307A1 — publié le 19770211

La présente invention a pour objet un dispositif pour varier le volume d'une chambre, notas eut pour moteur à explosion, moteur à combustion interne moteur hydraulique ou pneumatique, pompe ou turbine. L'objet proposé par la présente invention cherche à remédier aux inconvénients que présentent les moteurs à explosion, travaillant avec cylindres et pistons, soit les frottements remarquables et les rendements relativement mauvais0 Pour cela, le dispositif pour varier le volume d'une chambre est caractérisé selon l'invention par le fait qu'il comprend une armature planétaire fixe à l'intérieur de laquelle est logé un organe satellite mobile à l'intérieur d'une chambre, ledit organe présentant des pointes étant en contact avec une surface de roulement de ladite armature planétaire, cette surface formant des arcs avec une denture intérieure présentant une dent de plus que le nombre des pointes, le rapport des rayons des arcs entre les dents et la distance des arcs au centre du satellite étant en fonction de ceux de l'armature planétaire. Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est décrite ci-après à l'aide des dessi@s. La figure 1 représente l'ensemble du dispositif; La figure 2 illustre la construction de l'organe satellite; La figure 3 représente les joints d'étanchéité pour les pointes du satellite. Le dispositif représenté dans la figure 1 est constitué d'une armature planétaire tO et d'un organe satellite 1.1, présentant un trou central 12 pour le logement de la manivelle (non représentée). Ledit organe 71 est mobile dans une chambre 20 à 1'intérieur de l'armature planétaire 10. Basé sur le principe d'un corps planétaire (10) ou couronne avec dentures intérieures 13, et d'un satellite 17 ou pignon tournant à l'intérieur de cette couronne, et avec une surface de roulement entre planétaire et satellite, où la surface de roulement de l'un est fonction de l'autre, fait que le centre du satellite dans son déplacement orbital trace un cercle 14 ayant pour centre le même que celui du planétaire 10, et son rayon nX" est constant d'où wX" est égal à la différence des rayons du cercle du satellite 11 et de celui du planétaire 10. Le nombre de dents aux pointes 15 du satellite 11 sera égal à celui du planétaire moins un. Le nombre des entre-dents ou points 13 du planetaire 10, ainsi que celles du satellite 11, sont varia- bles quant à leur forme et leur nombre, selon le nombre et; le type de chambres variatrices désirés ou nécessaires, et selon à quelle fin est destiné le dispositif. La surface de roulement optima entre satellite et planétaire permet d'obtenir un fonotionnenent silencieux et dynamique très important. - ou le mouvement produit par le satellite est transmis à l'arbre-moteur par l'intermédiaire d'une manivelle, ou le mouvement induit au satellite est transmis de l'arbremoteur par la manivelle Ce système se caractérise d'une part par un pignon satellite tournant dans la couronne à dentures intérieures et d'autre part, parue couronne, d'où la relation des -rayons des arcs d'entre dents ainsi que les angles au centre et la distance des centres des arcs au centre du pignon ou satellite est fonction de celle de la couronne ou planétaire. Les pointes 15 des dents du pignon ou satellite 11 se déplacent en contact constant avec la surface de roulement de la denture de la couronne ou planétaire 10. Dans son déplacement orbital, le pignon satellite est pris constamment entre la manivelle au centre du pignon-satellite, et la surface de roulement de la couronne - planétaire. Les entrées et les sorties des chambres du dispositif peuvent être ordonnées soit par valves ou soupapes classiques, soit par valves ou soupapes giratoires, soit par soupapes ou valves à disque ou encore par le corps du satellite lui-même, suivant les exigences ou les buts auxquels est destiné le dispositif. Le centre du satellite transmet son mouvement circulaire à la manivelle, reliée à l'arbre-moteur permettant de tirer profit de l'énergie développée, ou inversement, suivant l'utilisation du dispositif. Les arcs d'entre-pointes des dents 15 du satellite ainsi que -ceux 13 du planétaire peuvent titre variables quant à leur forme et leur grandeur, selon les exigences, mais toujours celles de l'un en fonction de l'autre afin d'obtenir la surface de roulement optima. Les atouts majeurs de ce système sont, entre autre : le rapport encombrement-rendement atteignable, le rapport poids-rendement, ainsi que les régimes atteignables et sa grande simplicité. L'application de ce système est toujours avantageux lorsqu'on a besoin d'un dispositif pour varier le volume afin de tirer profit ou transformer une énergie, comme par exemple: moteur a explosion, moteur à combustion interne, moteur hydraulique ou pneumatique, pompes turbines, ainsi que ses dérivations et combinaisons multiples , tels que, compresseurs, moto-compresseurs, motopompes, etc...... L'étanchéité entre le planétaire 10 et le satellite 11, satellite et le couvercle, jouant le rôle de culasse, et les conduites de lubrification peut entre obtenue grâce à des segments ad hec. En ce qui concerne l'étanchéité maxima et constante, malgré l'usure du matériau, des pointes des dents du satellite avec la surface de roulement du planétaire, on l'obtient à l'aide de plaquettes spéciales selon la figure 3, garantissant toujours une étanchéité idéale. Ci-apres un exemple de calcul de la surface de roulement du dispositif pour varier le volume selon l'invention est developpé En admettant que les courbures des "pointes" d'entre-dents 15 sont négligeables on prend R = 10 cm comme rayon du cercle circonscrit à l'hexagone (figure 2). 1.- Cherchons les relations qui tient RE (rayon O'I) au reste de la figure. 1. AOB triangle équilatéral AB= = R = 10 cm. AM = R/2 O'M2 = RE2 - AM2 = RE2 - R2/4 MI = RE - O'M mais OM = RV3/2 CM = R (1 - V3/2) 2. DDt = # du cercle circonscrit au pentagone ZR' DD' = 2 R - CI 3. ## = ## M HI = R (1 - 2 ) DD' = 2 R' = 2 R - CI Arc AID = on sait que Arc = R.&alpha; (&alpha; en radiant) R/2 Arc AI = RE .&alpha;. et sin. de&alpha;= RE R # arc AI = RE . arc sin. 2 RE 4. Arc AIB = 2 RE . arc sin. R/2 RE II.- Considérons le pentagone On cor-nait son rayon : R = -DD' = R - CI @ 2 2 L'angle d'ouverture dans un pentagone, par dé fin. 5#:# = 180 = 72 = #/5 MG = R' sin# #/2 = R'sin#36 et à nouveau nous avons Arc LG = X 1, Ars MG X arc sin arc FLG - 2X. X arc sin X 6. Condition de roulement : Les arcs AIB et FLG doivent avoir la même longueur, afin que les deux arcs de cercle puissent 7. rouler l'un sur l'autre sans glissément dont: Arc / AIB = arc RE arc sin R = X arc. sin MG ou RE X 8. RE arc sin R = X arc sin R'x sin 36 x CI RE Avec R1 = R - = R - R/4 (2 - #3) + - 2 2 R' = i R ( i + + 2 L'équation # nous donne donc une relation directe entre R fixé, rayon du cercle circonscrit à l'hexagone. RE (rayon de roulement "extérieur") et X (rayon de roulement intérieur). Il suffit maintenant de se fixer une série de RE, d'en déduire le X correspondant, de calculer la surface S, et d'en déduire le RE optimum, de maniere à ce que S soit maximum. La figure 2 représente l'organe satellite 11, soit un pentagone régulier inscrit dans un cercle de rayon R et de centre 0. Les fonds d'entre-dents,eux-mêmes inscrits dans un cercle de rayon A, de même centre 0, ainsi que les pointes de dents 15 de rayon r tangentes au cercle circonscrit. Les arcs dtentre-dents centrés à O' à une distance B du cercle circonscrit du pentagone ont leurs rayons de valeur E tangents aux rayons des pointes de dents r, formant ainsi un angle B au centre 0'. ta pièce est évidée au centre sur un diamètre D, centré en 0. Toutes ces données sont variables et le nombre de dents peut être indéterminé, aînsi que l'épaisseur des pièces. Pour se fixer un ordre de grandeur, on aurait un pentagone déterminé avec les valeurs suivantes t R = 127,6 mm D = 58 mm &alpha; = 72 E = 138,3 mm A = 82,6 mm P = 63 B = 93,1 mm r = 2,6 mm C = 45,2 mm épaisgenr = 60 mm L'étanchéité maxima et constante, malgré l'usure du matériau des pointes des dents du satellite avec la surface de roulement (21) du planétaire est obtenue à l'aide de plaquettes 16 et 17 (figure 3). Les deux plaquettes seront assemblées de sorte que les ouvertures demi-circulaires 18 et 18' viennent se placer sous le même axe, Pour cela, la plaquette 17 sera tournée de 180 autour de l'axe 19 et orientée en conséquence sur la plaquette 16. Lors du fonctionnement, l'ôrgane satellite 11 entraine une manivelle qui permet, par son travail, la transmission de l'effort à l'arbre-moteur. D'autre part, cette manivelle d'un côté et la denture de la couronne planétaire de l'antre, min tiennent le satellite dans une condition optima de roulement, Le centre dn satellite en mouvement trace un cercle circulaire autour du centre du planétaire. Vu son principe, le dispositif selon l'invention peut travailler comme moteur à explosion ou moteur à combustion; et grâce à son encombrement minimum, se prêterait valablement à l'emploi des gaz non poluants. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour varier le volume d'une chambre, notamment pour moteur à explosion ou à combustion, moteur hydraulique ou pneumatique, pompe ou turbine, caractérisé par le fait qu'il comprend une armature planétaire (10) fixe à l'intérieur de Ra- quelle. est logé un organe satellite (1) mobile à l'intérieur d'une chambre (20), ledit organe (11) présentant des pointes (15) étant en contact avec une surface de roulement (21) de ladite armature planétaire (70), cette surface formant des arcs avec une denture (13) présentant une dent de plus que le nombre des pointes (15), le rapport des rayons des arcs entre les dents (13) et la distance du centre des arcs au centre du satellite étant en fonction de ceux de l'armature planétaire. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe satellite (11) est un pentagone. 3.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'étanchéité des pointes des dents (15) de l'organe satellite (11) avec la surface de roulement (21) du planétaire est obtenue à l'aide de plaquettes (16, 17).