Brevet FR2347536A1 — publié le 19771104

La présente invention concerne un moteur du type à bloc rotatif qui comprend un bloc-cylindres rotatif à axe de sy métrie qui comporte un certain nombre de cylindres radiaux formant en combinaison avec des pistons coulissant dans les cylindres des chambres de travail dirigées vers le centre du moteur, ledit bloccylindres étant logé dans un carter comportant des parois parallèles dans lesquelles est monté à rotation un arbre principal ,ledit bloc-cylindres-étant supporté sur une partie excentrique dudit arbre principal. Par l'expression "moteur à bloo rotatif", on entend des moteurs à combustion interne tels que des comprssseurs, des pompes et des moteurs hydrauliques. Les progrès réalisés au cours de plusieurs décades ont permis de produire des moteurs à combustion interne de concep tions plus ou moins compliquées et de différents types et dimensions. La production annuelle est maintenant de Tordre de plusieurs dizaines de millions de moteurs. La grande majorité de ces moteurs font intervenir un ou plusieurs pistons se déplaçant alternativement dans des cylindres fixes et qui transmettent à l'aide de bielles et d'axes la pression engendrée par les gaz à un vilebrequin tournant.Bien que ce type de moteur ait été agencé- sous la forme d'un convertisseur de puissance str et relativement peu cot- teux, on effectue constamment des études pour simplifier la conception des moteurs, pour les rendre plus légers, plus compacts et pour supprimer les vibrations. On a apporté le plus grand intérêt à des moteurs à élénts rotatifs, parmi lesquels,à l'heure ac tuelle,seul le moteur "Wankel" fait l'objet d'une production en série. Dans les conceptions proposées jusqu'à maintenant, il n'a pas été possible de combiner un-équilibrage parfait des parties mobiles avel des Joints simples et durables pour les chambres de combustion et les conduits d'échange gazeux. L'invention a pour but de fournir un moteur du type précité qui soit compact, parfaitement équilibré et quipermette d'obtenir une bonne étanchéité de la chambre de travail avec des segments de piston perfectionnés ou des joints de surfaces soumis à des vitesses de glissement modérées. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que chaque piston est supporté sur une partie excentrique d'un arbre secondaire qui est monté en vue d'exécuter un mouvement de rotation planétaire autour de l'arbre principal suivant un rayon constant et en se déplaçant par rapport au carter du moteur à une vitesse qui est égale à la vitesse de rotation de l'arbre principal divisée par le nombre de cylindres. D'autres avantages et caractéristiques de llinven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.l est une coupe longitudinale d'un moteur à quatre temps et à cinq cylindres, Fig.2 est une coupe du même moteur raite par le centre de l'ensemble de pistons, Fig 3 est une coupe parallèle à celle de la figure 2 dans la surface de division-entre le rotor et l'extrémité du carter de moteur; Fig,4 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation du système à pistons planétaires; Fig.5 montre schématiquement les courbes trochot- dales décrites par le rotor et les pistons. Sur les figures 1, 2 et 3,on a représenté un moteur à quatre temps et à cinq cylindres. Un bloc-cylindres se présentant sous la forme d'un rotor 1 comportant cinq cylindres radiaux et des cotés parallèles plans est monté excentriquement sur un arbre principal 2 lui-Xe^me monté à rotation dans les parois 3 et 4 qui forment en coopération avec une pièce de liaison 5 un carter fixe d ioteur. Le rotor 1 et la partie 2' de l'arbre 2 qui forme le palier excentrique sont équilibrés par rapport à l'arbre principal à l'aide de contre-poids 6 et 7. En outre,la rotation du rotor 1 par rapport au carter de moteur 3,4 , 5 est mécaniquement guidée par une couronne à denture intérieure 8 fixée sur le rotor 1 et en prise avec un engrenage 9 fixé sur la paroi du carter de moteur.La partie intérieure de chaque cylindre est agencée sous la forme d'une chambre de compression 10 comportant des orifices d'échange gazeux dirigés vers les côtes plats du rotor. tes orifices d'échange gazeux sont munis de Joints plats 11 et 12 qui glissent sur une partie rectifiée de la paroi respective.Un Joint plat circulaire intérieur 13 et un Joint plat circulaire extérieur 14 qui glissent contre les surfaces planes du rotor assurent l'étanchéité du système d'échange gazeux par rapport aux autres parties du carter du moteur. Outre qu'elle assure le soutien de l'arbre principal 2,la paroi 3 comprend deux orifices d'admission 15 et un siège pour la bougie d'allumage 16 ainsi que des canaux 17 servant à refroidir la paroi et le conduit d'entrée de réfrigérant 18 dans le rotor. La paroi opposée 4, outre qu'elle sert de palier pour l'arbre principal 2,comprend des orifices d'échappement 19 etdes canaux de rèfroidissement 20 munis d'orifices de sortie 21 pour le réfrigéranihu rotor. Dans chaque cylindre se déplace un piston 22 qui est monté à rotation en son centre de gravité sur un arbre se con- daire 23 qui présente la mEme excentricité que celle de l'arbre principal. Le piston et ltexcentrique sont équilibrés à l'aide des contre-poids 24 qui sont fixes sur des parties de l'arbre 23 en forme de galets 25. Des engrenages 26 sont disposés conoentriquement aux galets 25 et fixés sur ceux-ci. Les arbres secondaires roulent sur les voies de roulement 27 qui sont fixées sur le carter de moteur 5 et qui sont munies d'une denture intérieure 28. Deux bagues 29 fixées aux extrémités de l'arbre et coopérant avec des évidements ménagés dans les parois 3 et 4 empêchent les arbres secondaires de sortir des voies 27. La figure 4 montre un autre agencement du système de pistons. Les pistons 39 sont montés à rotation sur des arbres secondaires excentriques 30 qui sont eux~memes montés à rotation dans un support circulaire 31,ce dernier étant également monté à rotation dans la paroi respective,concentriquement à l'arbre principal 2. Les excentriques sont équilibrés à l'aide des contrepoids 32. Un engrenage fixé sur l'arbre 30 est en prise avec une couronne fixe à denture intérieure 34. Du fait que le-support 31 détermine la distance entre les arbres secondaires,-les pistons guident mécaniquement le mouvement du rotor par rapport au système fixe. La couronne à denture intérieure 8 prévue sur le rotor et l'engrenage fixe 9 coopérant avec celle-ci dans le mode de réalisation de la figure 1 deviennent par conséquent superflus. On va maintenant décrire la cinématique du moteur en référence à la figure 5. Si on suppose que la couronne à denture intérieure 35 fixée sur le rotor présente un diamètre primitif D1 et si on suppose que l'engrenage fixe en prise avec celle-ci présente un diamètre primitif d1,l'excentricité du rotor par rapport au centre de rotation 0 de l'arbre principal est nécessairement égal à (DX - dl) : 2.Quand l'arbre principal tourne,la couronne à denture intérieure 35 roule sur 1 'engrenage 36 et un point arbitraire du rotor décrit alors une épitrochorde. Si dl: (D1 - d1) est égal à un nombre entier m, la trochoSde est une courbe fermée,c'est-d-dire que le point A rejoint au bout d'une révolution la même épitrochoirde, qui comporte m lobes . Sur le rotor, à la même distance du centre que A, il existe m autres points qui décrivent exactement la myome épitrochoSde que A,c'està-dire un nombre total de m + 1 points. Pour que le point A termine une révolution par rapport au système fixe, l'arbre principal doit exécuter m + 1 tours.La courbe indiquée à titre d'exemple sur la figure 5 est obtenue pour m = 4, c'est-à-dire qu'on a la relation de diamètres d1 : D1 4 : 5,qui correspond à un moteur à cinq cylindres exécutant 2 x 4 courses par cylindres pour cinq tours de l'arbre principal. Selon l'invention, les pistons sont supportés excentriquement sur les arbres secondaires qui exécutent un mouvement planétaire autour de l'arbre principal. Tous les engrenages des arbres secondaires ont un diamètre primitif d2 et roulent sur la couronne à denture intérieure 38 présentant un diamètre primitif D2,un point B du rayon R décrit une hypotrochoSde qui est fermée si D2 : d2 = n , n étant un nombre entier. Si n = m , le point B décrit une hypotrocholde comportant le meAme nombre de lobes que l'épitrochoTde décrite par A.En outre,si R=(D1 - dl): 2, c 'est-à-dire si l'excentricité des pistons par rapport aux arbres secondaires est égal à l'excentricité du rotor par rapport à l'arbre principal 1'hypotrochoTde décrite par le point B a la même amplitude que l'épitrochodé décrite par le point A. Si on établit un phasage des arbres secondaires tel que les points A et B soient-situés sur le meme rayon OAB et si B atteint sa position limite extérieure en même temps que A atteint sa position limite intérieure, et inversement,la distance entre A et B varie sinuso!- dalement avec une amplitude qui est égale à 2R. te point B termine un tour par rapport au système fixe pour m + 1 tours de l'arbre principal. Pour une vitesse constante de l'arbre principal, les arbres secondaires se déplacent par rapport au système rixe à une vitesse constante-qui est m + 1 fois inférieure. -REVENDIGATION Moteur à bloc rotatif du type comprenant un bloccylindres rotatif à axe de symétrie (1) comportant un certain nombre de cylindres radiaux qui rorment en combinaison avec des pistons (22) pouvant se déplacer dans les cylindres des chambres de travail dirigées vers le centre du moteur, ledit bloc-cylindrS (1) étant logé dans un carter de moteur (3,4,5) comportant des parois parallèles (3,4) dans lesquelles est monté à rotation un arbre principal (2) et le bloc-cylindres (1) étant supporté sur une partie excentrique dudit arbre principal (2),moteur caractéri sé en ce que chacun des pistons (22) est supporté par une partie excentrique d'un arbre secondaire (23) qui est supporté de façon à exécuter un mouvement planétaire de rotation autour de l'arbre principal (2) suivant un rayon constant et à une vitesse par rapport au carter de moteur (3,4,5) qui est égale à la vitesse de rotation de l'arbre principal divisée par le nombre de cylindres.