Brevet FR2340452A1 — publié le 19770902

La présente invention concerne un moteur à combustion interne du type en barillet, c'est-4-dire comprenant une succession circulaire de cylindres dont les axes sont parallèles les uns aux autres et à l'axe principal de rotation du moteur. Elle a plus particulièrement pour objet un moteur, de préférence à quatre temps, permettant d'obtenir une vitesse de rotation relativement lente pour un couple moteur élevé, de manière à pouvoir l'utiliser sans réducteur,par exemple pour l'entraSnement d'une hélice d'avion ou d'un rotor d'hélicoptère, et dans lequel les quatre temps du moteur sont différenciés, c'est-i-dire que l'on peut faire varier, pour chacun des temps du moteur la course des pistons, et la durée de chacun des temps pour une vitesse donnée, ce qui est impossible avec un moteur à explosion dans lequel la course des pistons est toujours la mAme et où la durée de chacun des temps correspond immuablement à un demi-tour du vilebrequin. Pour parvenir à ces résultats, l'invention propose un moteur à barillet, tel que précédemment défini, dans lequel le mouvement rectiligne des pistons est transformé en un mouvement circulaire par l'intermédiaire d'une came principale ou d'entraînement, en forme de couronne dentelée, disposée coaxialement à l'ens^hle du moteur et sur laquelle portent les extrémités des tiges des pistons, ladite came principale étant solidaire de l'arbre d'entrat- nement du moteur. Selon une caractéristique de l'invention, le profil de la susdite came principale comprend une succession de surfaces de came correspondant chacune à un temps du moteur, pour au moins un cycle de fonctionnement de chacun des ensembles cylindre-piston du moteur, ce qui permet d'obtenir une réduction importante, par exemple de 2 à 1, dans le cas où la came ne comprend qu'un seul cycle de fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur à barillet est un moteur quatre temps dans lequel les soupapes sont entratnées à partir d'une came de levée des soupapes en forme de couronne, coaxiale à la susdite came principale, et sur laquelle viennent porter les tiges d'actionnement des culbuteurs. '3r mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-aprEs, à titre d'exemple non limitatif, avec référene aux dessins annexés, dans lesquels X La figure 1 est une coupe axiale schématique d'un moteur à barillet à quatre temps et quatre cylindres t La figure 2 est une coupe transversale du moteur représenté figure I ; La figure 3 représente, en vue déroulée, le profil de la came principale d'entratnement,pour un cycle de fonctionnement du moteur; La figure 4 est une vue de détail d'un piston, de la bielle et de son guide bielle. Avec référence aux figures 1 et 2, le moteur ou barillet 1 comprend quatre cylindres 2 à axes parallèles et uniformément répartis le long d'une circonférence centrée sur l'axe d'entraIne- ment 3 du moteur. A l'intérieur de ces cylindres 2 coulissent des pistons 4, qui délimitent, d'un côté, avec une culasse classique 5,la chambre de combustion du moteur. Les bielles 6 de ces pistons sont guidées axialement par des guides de bielles 7 (figure 4), pour un mouvement rectiligne, et ne sont pas, par conséquent, articulées au piston 4. L'extrémité libre de ces bielles 6 (opposée au piston 4) porte un galet 8, ou équivalent, qui participe à la conversion mouvement rectiligne/mouvement de rotation du moteur. Cette conversion s'effectue par l'intermédiaire d'une came principale rotative 10 en forme de couronne dentelée coaxiale à l'axe d'entrainement 3 et solidaire de celui-ci. Comte il sera précis en détail, en regard de la figure 2, la came principale 10 présente une succession de surfaces de came correspondant à au moins un cycle de fonctionnement des ensembles cylindre 2, piston 4, à savoir une surface de came différente successivement pour l'admission, pour la compression pour la détente, et pour l'échappement. Conne dans tout moteur à explosion à quatre temps, à chaque cylindre 2 sont associées deux soupapes 11, à savoir une soupape d'admission et une soupape d'échappement. Ces deux groupes de soupapes 11, admission, échappement, sont actionnés par l'inter- médiaire d'un culbuteur 12 et d'une tige d'actionnement 13 terminée par un galet 14, respectivement, au moyen d'une came de levée des soupapes 15 en forme de couronne coaxiale à la came d'entratnement 10. Cette came 15 peut autre, conins représenté, disposée au niveau de la cane d'entralnement 10 ou bien montée en tete sur l'arbre d'entrainement 3, au niveau de la culasse 5. Selon l'exemple représenté figure 3, la came d' entrainement 10 comporte (sur un tour) successivement, une surface de came pour l'admission 16 s'étendant sur 1200, une surface de came 17 pour la compression s 'étendant sur 600, une surface de came 18 pour la détente s'étendant sur 90 et une surface de came 19 pour l'échap- pement s'étendant sur 900r Les surfaces de came d'admission 16 et de détente 18 présentent la forme d'une rampe descendante par rapport au sens de déplacement de la bielle, de sorte qu'au moment de l'explosion, l'action de la bielle 8,sur la surface de came 18, entraine un mouvement de rotation de l'ensemble de la came principale 10 (vers la gauche de la figure 3).Il est à noter que lten- tratnement du piston 4, pendant l'admission, est réalisé à l'aide d'un galet 20 monté pivotant sur un prolongement 21 de la bielle 8 et qui prend appui sur la face interne d'un débordement latéral 22 de la came principale 10. Par contre, les surfaces de came de compression 17 et d'échappement 19 présentent la forme d'une rampe montante qui permet de refouler le piston 4 vers la culasse 5. Il est clair que chacun des temps du cycle de fonctionnement peut autre différencié des autres et réglé de manière à obtenir un rendesent optimum du moteur. Par ailleurs, pour chacun de ces temps, il est possible de faire varier la longueur de la course du piston 4. Ainsi, dans l'exemple représenté figure 3, l'augmentation du temps d'admission (1100) favorise l'admission et le remplissage des cylindres 2. Par contre, la rapidité accrue de la compression permet d'atteindre des taux de compression plus brefs, et, en conséquence, dans cette portion, les méfaits dus à l'usure seront plus longs à se faire sentir. L'allongement de la course de détente, environ 50 %,permet une meilleure combustion des gaz et, en conséquence, de récupération d'une partie de la puissance normalement perdue dans le cas d'un moteur à explosion classique. On sait en effet que,dans un moteur classique, lorsque la soupape d'échappement s'ouvre, il reste dans le cylindre une pression d'environ 6 kg qui sont libérés dans l'atmosphère et qui constituent une source de pollution importante. Le moteur en barillet selon l'invention permet, à cylindrée équivalente, d'obtenir une puissance plus importante que celle des moteurs classiques, ainsi qu'une diminution considérable du bruit et de pollution. Il est à noter également que. du fait que les bielles 8 se déplacent coaxialement au piston 4 (absence d'articulation entre la bielle 8 et le piston 4), et du fait du guidage des bielles 8, toute possibilité d'ovalisation du cylindre 2 se trouve éliminée, ce qui constitue un avantage très important sur les moteurs à explosion classiques. Bien entendu, selon les dimensions du moteur et la vitesse de rotation souhaitée, la came principale pourra comporter plusieurs séries de surfaces de came telles que représentées figure 3, correspondant chacune à un cycle de moteur à quatre tenus classique. Il est ainsi possible de réaliser un moteur d'hélicoptàre tournant à 350 t/n sans engrenage avec un rapport de démultipli- cation pouvant atteindre 1/8. La lubrification du piston 4 et de la bielle 8 peut s'effec- tuer de façon classique au moyen d'une pompe à huile entratnée,de naine que le delco 24, au moyen d'un pignon 25 solidaire en rotation de la came principale 10, et d'un circuit d'huile 26 passant à l'intérieur de la bielle 8 et débouchant sur les portées de contact du guide 7 de bielle et à la périphérie du piston 4 (figure 4 > . REVENDICATIONS 1.- Moteur à combustion interne en barillet, caractérisé en ce qu'il comprend une succession circulaire d'ensembles cylindres/ pistons dont les axes sont parallèles les uns aux autres et à l'axe principal de rotation du moteur et en ce que le mouvement rectiligne des pistons est transformé en un mouvement circulaire par l'intermédiaire d'une came principale, par exemple en forme de couronne dentelée, disposée coaxialement à l'ensemble du moteur et sur laquelle portent les extrémités des tiges des pistons, ladite came principale étant solidaire de l'arbre d'entratnement du moteur. 2.- Moteur en barillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de la susdite came principale comprend une succession de surfaces de came correspondant chacune à un temps du moteur, et ce pour au moins un cycle de fonctionnement de chacun des ensembles cylindre-pistons du moteur1 ce qui permet d'obtenir une démultiplication sans réducteur. 3.- Moteur en barillet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est à quatre temps et en ce qu'il comprend des soupapes entratnées à partir d'une came en forme de couronne, coaxiale au susdit axe principal de rotation du moteur. 4.- Moteur en barillet selon la revendication 3. caractérisé en ce que la susdite came de levée des soupapes est solidaire de la came principale et, dans ce cas, les soupapes sont actionnées de façon classique au moyen d'un culbuteur et d'une tige d'actionnement des culbuteurs dont l'extrémité inférieure porte un galet venant au contact de ladite came de levée des soupapes. 5.- Moteur en barillet selon la revendication 3, caractérisé en ce que la susdite came de levée des soupapes est disposée en tette, au niveau de la culasse, et est solidaire de l'arbre d'entrat nement principal. 6.- mateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé on ce que l'entraînement des pistons pendant l'admission est réalisé à l'aide d'un galet monté pivotant sur un prolongement de la bielle et qui prend appui sur la face interne d'un débordement latéral de la came principale0 7.- mateur selon l'une des revendications précédentes, carac térisé en ce que la came principale comporte au moins successivement une surface de came poux l'admission s'étendant environ sur 120 , une surface de came pour la compression s'étendant environ sur 600, une surface de came pour la détente s'étendant environ sur 90e et une surface de came pour 1'échappement s 'étendant sur 900 80- Moteur en barillet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur de la course du piston peut varier d'un temps à l'autre selon la profondeur des gorges entre deux surfaces de came consficutives. 9.- Moteur en barillet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la course du piston pendant la détente est rallongée d'environ 50 % par rapport aux autres temps.