Brevet FR2523213A1 — publié le 19830916

La présente invention se rapporte à des moteurs en particulier à des mcteurs à combustion interne, du type tcurnant et cscillant dans lequel un piston est monté à l'intérieur d'un carter et où plusieurs palettes délimitent des chambres entre le carter et le piston, lesdites chambres variant successivement de volume en réponse à un mouvement de rotation cscillante entre le piston et le carter. Le piston est normalement monté à rotation excentriquement sur un arbre tourillonné dans le carter de telle scrte que le mouvement du piston provoque une rotation de l'arbre dans le carter. Dans de tels moteurs, il est nécessaire de faire en sorte que le piston ne tourne pas par rapport au carter, c'est-à-dire conserve une relation angulaire constante par rapport au carter. On a précédemment proposé d'empêcher le piston de tourner en établissant entre le piston et le carter une liaison excentrique secondaire ayant la même excentricité que celle du piston par rapport à l'arbre.Dans le brevet australien nO 467415, la liaison excentrique secondaire se présente sous la forme de plusieurs manivelles ayant chacun la même excentricité que l'arbre-manivelle portant le piston et comportant chacune un tourillon supporté à rotation dans le carter alors que l'autre est monté dans le piston. Pendant les ccnditions variables de fonctionnement, en particulier dans un moteur à combustion interne, le pistcn et le carter sont scumis à une diversité de conditions thermiques et mécaniques qui sont chacune sujettes à variation, ce qui provcque des déformations thermiques et mécaniques de composants tels que le vilebrequin, le piston et le carter. La commande du mouvement du piston par plusieurs manivelles excentriques nécessite la prévision d'un jeu suffisant dans le palier correspondant pour permettre les déformations mécaniques et thermiques mentionnées ci-dessus. Cela nécessite un montage très lâche des tcurillons excentriques et de leurs paliers, ce qui se traduit par une perte dans le degré de commande empêchant une rotation du piston et par un haut degré d'usure. Autrement, si le jeu est sélecticnné de manière à permettre une commande précise du mouvement du plstcn sans rct ticn, les oic' aticns mécaniques et thermiques se produisant en marche normale engendrent un frottement excessif sur les différentes manivelles excentriques et l'årbre, avec un risque de grippage et d'usure prématurée des paliers. Dans le brevet australien n0 491267, cn a propcsé d'utiliser une plaque stabilisatrice comme composant intermédiaire dans la liaison entre le piston et le carter. Cette structure permet un mouvement linéaire limité entre la plaque stabilisatrice et le piston. La plaque stabilisatrice est mcntée à rotation directement sur l'arbre-manivelle cu vilebrequin, ccaxialement au piston. En conséquence, une déformation du vilebrequin produit des charges élevées s'exerçant sur le palier entre la plaque stabilisatrice et le vilebrequin ainsi que sur les paliers des excentriques reliant la plaque stabilisatrice au carter. Ces charges exercées sur les paliers se traduisent par des degrés d'usure élevés, en particulier du fait des limitations imposées aux dimensions des paliers par suite de l'encombrement réduit. L'inventicn a en conséquence pour but de créer une structure dans laquelle la plaque stabilisatrice assure effectivement la commande du mouvement du piston et absorbe les déformations thermiques et mécaniques dans le moteur dans des conditions de marche. En tenant compte de l'objectif défini ci-dessus, il est prévu un moteur comprenant - un carter comportant une cavité définie par une paroi périphérique intérieure et des parois extrêmes oppcsées, - un arbre supporté de façon à pouvoir tourner par rapport audit carter et comportant un axe de rotation, - un piston monté sur ledit arbre excentriquement par rapport audit axe de rotation de l'arbre de façon à exécuter un- mouvement orbital à l'intérieur de la cavité du carter lors de la rotation de l'arbre, ledit piston comportant un axe parallèle à l'axe de l'arbre, - plusieurs palettes placées à l'intérieur de la cavité du carter et espacées circonfé:entiellement l'une de l'autre autour du piston de façon à diviser ladite cavité en plu sieurs chambres. -des moyens de support de palettes portés par au moins un des éléments constitués par le piston et le carter et sup portant lesdites palettes en contact avec les parois du carter et avec le piston quand ce dernier exécute un mou vement orbital, les chambres variant successivement de vo lume au cours du mouvement orbital du piston, -un élément de palier supporté par l'arbre de manière à tourner avec lui par rapport au carter et à assurer un mouvement linéaire du palier par rapport à l'arbre en vue d'ab sorber une flexion de l'arbre dans une direction perpendi culaire à l'axe de l'arbre, -un élément de commande supporté par l'élément de palier de façon à tourner par rapport à celui-ci autour de l'axe de piston, - un moyen de liaison de piston assurant la liaison fonctionnelle du piston avec l'élément de commande pour limiter le mouvement angulaire de l'élément de commande par rap port au piston autour de l'axe de piston, et -un moyen de liaison de carter assurant la liaison fonction nelle de l'élément de commande avec le carter de telle sor te que ledit élément de commande se déplace suivant un trajet orbital par rapport au carter en correspondance au trajet orbital dudit piston. Avantageusement le moyen de liaison de piston permet également un mouvement linéaire entre le piston et l'élément de commande dans un plan perpendiculaire à l'axe de piston. De préférence le mouvement linéaire entre l'élément de palier et l'arbre s'effectue dans une direction radiale à l'axe de piston et de préférence également radiale à l'axe d'arbre, c'est-à-dire dans la direction d'excentricité de l'axe de piston par rapport à l'axe d'arbre. Cela correspond à la direction de déformation principale de l'arbre-manivelle ou villebrequin. Dans un mode de réalisation, l'élément de palier et arbre comportent des surfaces de glissement coopérantes qui permettent le mouvement linéaire entre eux, Dans une autre construction, l'élément de palier et l'arbre sont reliés par des biellettes qui sont disposées de manière à s'adapter au mouvement linéaire entre 11 arbre et l'élément de palier et qui obligent également l'élément de palier à tourner avec l'arbre. De préférence les biellettes sont reliées de façon non pivotante à l'arbre et à l'élément de palier et elles s'infléchissent pour s'adapter au mouvement linéaire. De préférence la liaison entre l'élément de commande et l'élément de piston comprend une lanquette formée sur un desdits éléments et une fente ménagée dans l'autre élément. La languette peut coulisser dans la fente dans la direction radiale à l'axe d'élément de piston pour s'adapter à un mouvement relatif entre l'élément de piston et l'élément de commande dans la direction radiale. La fente peut être ménagée dans une pièce rapportée qui est montée sur l'élément de piston, pour faciliter la fabrication. De préférence la pièce rapportée exécute un mouvement angulaire limité par rapport à l'élément de piston pour absorber un mésalignement entre la fente et la languette résultant de tolérances de fabrication et d'une déformation dans des conditions de marche. En variante, le moyen de liaison de l'élément de commande avec l'élément de piston peut comprendre également des biellettes qui sont disposées de manière à absorber le mouvement linéaire limité et un mésalignement. Les biellettes peuvent être reliées de façon non pivotante à l'élément de piston et à l'arbre et s'infléchir pour absorber les mouvements nécessaires entre ces éléments. Avantageusement, le moyen reliant l'élément de commande au carter comprend une ou plusieurs manivelles secondaires comportant chacune deux tourillons qui sont parallèles à l'axe de marbre et dont l'un est supporté à rotation dans le carter tandis que l'autre est monté dans l'élément de commande. L'excentricité desdits tourillons de chaque manivelle secondaire est égale à l'excentricité du piston par rapport à l'arbre. La prévision de l'élément de palier exécutant un mouvement linéaire limité par rapport à l'arbre-manivelle ou vilebrequin permet d'absorber une déformation de cet arbre de façon à ne pas exercer des charges excessivement élevées sur le palier existant entre l'arbre et l'élément de palier. L'inventicn va être décrite plus commcdément dans la description suivante d'un mode de réalisation de moteur comportant un élément de commande interposé entre le carter et le piston, comme indiqué sur les dessins annexés qui représentent Figure 1, une coupe axiale d'un moteur du type à palettes, Figure 2, une coupe diamétrale de l'élément de piston et du vilebrequin mcntrant un mode de réalisation de l'élément de commande et son montage sur le vilebrequin et l'élément de piston, Figure 3, une autre coupe diamétrale mcntrant une autre construction de l'élément de commande et sa liaison avec l'élément de piston et le vilebrequin. En considérant maintenant les dessins, on voit que le mcteur comprend un carter 10 comportant des flasques extrêmes oppcsés 11, llA. Des paliers 15 montés dans les flasques extrêmes supportent à rotation le vilebrequin 16 de manière à permettre sa rotation autour de l'axe du carter 10. Un élément de piston 13 est monté sur le tourillon excentrique 17 du vilebrequin 16. L'espace compris entre l'élément de piston 13 et le carter 10 est divisé en un certain nombre de chambres de combustion par des palettes 18 qui viennent buter par leurs extrémités intérieures contre des faces planes respectives 19 du piston et qui sont suppcr- tées de façon coulissante dans des encoches 18A du carter io ( fig. 3 ). On va maintenant considérer la figure 2. Dans cette structure, la plaque de stabilisation ou d'élément de commande 61 est montée sur un élément de palier 62 de manière que cette plaque stabilisatrice 61 puisse se déplacer angulairement par rapport à l'élément de palier 62 sur la surface de palier 64, autour de l'axe 63 du tourillon excentrique 17 du vilebrequin, qui est le même axe que celui du piston 13. L'élément de palier 62 est pcurvu de deux surfaces de glissement parallèles intérieures 65 qui sont en contact glissant avec des surfaces åe glissement oar lnè es oomplé- mentaires 66 fcrmées sur le vilebrequin. Les surfaces de glissement de l'élément de palier 62 et du vilebrequin sont parallèles au plan axial commun 70 contenant l'axe 70a du vilebrequin et l'axe 63 du piston 13 et du tourillon excentrique de vilebrequin 17. Du fait du montage de l'élément de palier sur le vilebrequin de cette manière, l'élément de palier peut se déplacer dans la direction du plan axial commun 70 par rapport au vilebrequin afin d'absorber des déformations ou des flexions du vilebrequin qui pourraient se produire en cours de marche du moteur. La plaque stabilisatrice 61 est montée à rotation sur la périphérie de l'élément de palier 62 et elle est reliée au flasque extrême du moteur par une série de quatre manivelles 43 formant des excentriques, chaque excentrique comportant un tourillon 43a qui est monté à rotation dans la plaque stabilisatrice dans une position respective 68 tandis que le tourillon extérieur 43b de chaque manivelle excentrique est supporté à rotation dans le flasque extrême lla du carter. La construction et l'agencement des excentriques sont essentielement les mêmes que ce qui a été décrit dans le brevet australien nO 491267 et d'autres détails de la structure pcurront être cbtenus dans ce document. La plaque stabilisatrice est pcurvue sur sa surface extérieure d'une languette 69 comportant des faces cpposées 71 essentiellement planes, qui sont parallèles à un plan axial 70 passant par l'axe du tourillon excentrique 17 du vilebrequin. La languette 69 est reçue dans un évidement complémentaire 72 ménagé dans une pièce rapportée 73 mcntée dans l'élément de piston. Les parois de l'évidement sont parallèles et sont en contact glissant avec la languette. La pièce rapportée 73 est reçue dans une ouverture 74 ménagée axialement dans le piston et elle peut se déplacer librement par rotation autour de son axe, qui est orienté parallèlement à l'axe 63 du piston 13. Un autre mode de réalisation de la présente invention a été représenté sur la fig. 3, cù la structure générale du piston et de la plaque stabilisatrice est conforme à ce qui a été précédemment décrit-et où la plaque stabilisatrice est reliée au flasque extrême du carter du moteur par une série de quatre manivelles excentriques de la même manière que précédemment décrit en référence aux figures 1 et 2.Dans cette structure, il est prévu un élément de palier 80 pour supporter à rotation la plaque stabilisatrice 61a mais cependant le mode de support de l'élément de palier sur le vilebrequin est modifié. Ccmme indiqué sur la fig. 3, l'élément métallique flexible 81 est fixé rigidement approximativement en son point médian sur le vilebrequin par le boulon 83 et les extrémités respectives de l'élément flexible sont fixées par des boulons 84 sur les bossages 85 de l'élément de palier. L'autre élément flexible 86 est fixé par le boulon 87 sur le vilebrequin et sur l'élément de palier par le boulon 89. Les deux éléments flexibles 81 et 86 sont disposés dans l'ensemble dans une relation parallèle et en conséquence une flexion de ces éléments dans une direction normale à leur longueur permet à l'élément de palier de se déplacer dans un plan perpendiculaire à l'axe de vilebrequin en vue d'absorber de petits mouvements s'exerçant entre eux sous l'effet d'une flexion ou d'une déformation des composants en cours de marche. Cependant, du fait que les éléments flexibles 81 et 86 sont relativement rigides dans la direction de leur longueur et de leur largeur, l'élément de palier est obligé de tourner avec le vilebrequin et, comme précédemment décrit, la plaque stabilisatrice 61a peut librement tourner ou se déplacer angulairement sur l'élément de palier. La plaque stabilisatrice 61a est reliée à l'élément de piston 13a par un autre élément flexible 91 semblable aux éléments flexibles 81 et 86. Le boulon 92 placé dans une position centrale assure la fixation de l'élément flexible 91 sur la plaque stabilisatrice 61a et les boulons 93, adjacents aux extrémités de la bande flexible, assurent la fixation de cette dernière sur l'élément de piston. A nouveau une flexion de l'élément 91 s'adapte à un mouvement entre la plaque stabilisatrice et l'ée'ment de piston dans le plan perpendiculaire à l'axe de vilebrequin,notamment un mouvement dans la direction d'excentricité de la manivelle, tout en empêchant l'élément de piston et la plaque stabilisatrice de tourner l'un par rapport à l'autre. Par comparaiscn à ce qui a été décrit en référence à la fig. 2, cette construction procure l'avantage d'éliminer les surfaces d'appui entre 1'ée'ment de palier et le vilebrequin ainsi qu'entre la languette de la plaque stabilisatrice et l'évidement ménagé dans le piston. Ces surfaces d'appui nécessitent une précision d'usinage considérable, qui est évitée par la structure précitée, où un mouvement relatif est absorbé par une flexion des éléments relativement minces 81, 86 et 91. Egalement cette structure élimine l'obligation d'une lubrification des surfaces d'appui alors que cela est nécessaire dans la structure précédemment décrite. Les éléments flexibles 81, 86 et 91 sont avantageusement formés d'un matériau suffisamment élastique pour absorber le degré nécessaire de flexion dans sa plage d'élasticité, ce matériau résistant à la fatigue pour avoir une durée de service acceptable. De préférence les éléments flexibles sont formés d'un acier à ressort d'une qualité appropriée. Les éléments flexibles sont également avantageusement agencés sous la forme d'une bande ayant une largeur substantielle par rapport à son épaisseur. La bande est agencée en service de manière que son épaisseur soit orientée dans la direction de flexibilité imposée pour absorbeur le mouvement relatif entre les composants reliés entre eux par l'élément flexible. REVENDICATIONS 1. Mcteur, caractérisé en ce qu'il comprend - un carter (10) comportant une cavité définie par une paroi périphérique intérieure et des parois extrêmes oppcsées, - un arbre (16) supporté de façon à pouvoir tourner par rapport audit carter et comportant un axe de rotation, - un piston (13) monté sur ledit arbre excentriquement par rapport audit axe de rotation de l'arbre de façon à exé cuter un mouvement orbital à l'intérieur de la cavité du carter lors de la rotation de l'arbre, ledit piston comportant un axe parallèle à l'axe de l'arbre, - plusieurs palettes (18) placées à l'intérieur de la cavité du carter et espacées circonférentiellement l'une de l'autre autour du piston de façon à diviser ladite cavité en plusieurs chambres, - des moyens (18A) de support de palettes (18) portés par au mcins un des éléments constitués par le piston (13) et le carter (10) et supportant lesdites palettes en contact avec les parois du carter et avec le piston quand ce dernier exécute un mouvement orbital, les chambres variant successivement de volume au cours du mouvement orbital du piston, ur élément de palier (62) supporté par l'arbre (16) de manière à tourner avec lui par rapport au carter (10) et d'assurer un mouvement linéaire de l'élément de palier par rapport à l'arbre dans une direction parallèle à l'axe de l'arbre, - un élément de commande (61) supporté par l'élément de palier (62) de façon à tourner par rapport à celui-ci autour de l'axe de piston, - un moyen de liaison (69,72) de piston assurant la liaison foncticnne'le du piston avec l'élément de commande (61) pour limiter le mouvement angulaire de l'élément de comman de par rapport au piston autour de l'axe de piston, et - un moyen de liaison de carter (43) assurant la liaison fonctionnelle de l'élément de commande (61) avec le carter (10) de telle scrte que ledit élément de commande se déplace suivant un trajet orbital par rapport au carter en correspondance au trajet orbital dudit piston. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de liaison de piston (69) est agencé pour permettre un mouvement linéaire entre le piston (13) et l'élément de commande (61) dans un plan perpendiculaire à l'axe de piston. 3. Moteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de liaison de piston (69) est agencé pour permettre un mouvement linéaire entre le piston (13) et l'élément de commande (61) dans la direction parallè- le à l'axe de piston. 4. Moteur selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caracté- risé en ce que l'élément de palier (62) et l'arbre (16) sont agencés de manière que ledit mouvement linéaire se produisant entre eux s'effectue dans une direction orientée radialement à la fois par rapport à l'axe d'arbre et à l'axe de piston. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de palier (62) et l'arbre (16) comportent des surfaces d'appui coopérantes (65,66) qui sont en contact glissant et qui sont agencées pour commander la direction dudit mouvement linéaire et pour empêcher un mouvement angulaire relatif entre eux. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à4, caractérisé en ce qu'il comprend un système de liaison assurant l'intterconnexion entre l'élément de palier t52) et l'arbre (16)/agencé pour commander la direction dudit mouvement linéaire et à s'opposer à un mouvement angulaire relatif entre eux. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de biellettes (81, 86), qui sont chacune reliées de façon non pivotante à l'élément de palier (62) et à l'arbre (16), chaque biellette étant flexible dans la direction dudit mouvement linéaire lesdites biellettes étant disposées relativement de façon à permettre ledit mouvement linéaire limité par flexion d'au moins certaines desdites biellettes et à empêcher un mouvement angulaire relatif entre l'élément de palier et l'arbre. 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu deux biellettes flexibles (81, 86) qui sont disposées essentiellement parallèlement et qui s'étendent essentiellement perpendiculairement à la direction dudit mouvement linéaire et à la direction dudit axe d'arbre, lesdites biellettes étant espacées dans la direction dudit mouvement linéaire et chaque biellette étant fixée rigidement sur l'élément de palier (62) et sur l'arbre (16) en des endroits respectifs espacés dans une direction transversale à la direction de mouvement linéaire. 9. Moteur selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que les biellettes (81, 86) sont constituées par des bandes d'acier à ressort qui sont agencées pour être flexibles dans la direction dudit mouvement linéaire. 10. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de liaison de piston comprend une languette (69) prévue sur un des éléments constitués par le piston ou l'élément de commande et une encoche (72) ménagée dans l'autre élément, ladite languette (69) pcuvant coulisser dans ladite encoche (72) dans une direction orientée radialement par rapport à l'axe de piston. 11. Moteur selon la revendication 10 , caractérisé ce que la languette (69) peut également coulisser dans l'encoche (72) dans une direction parallèle à l'axe de piston. '12. Moteur selon l'une des revendications 10 ou 11 caractérisé en ce que l'encoche (72) est formée dans une pièce rapportée (73) et en ce que ladite pièce rapportée (73) est fixée sur ledit autre élément de manière à exécuter un mouvement angulaire limité par rapport à celui-ci autour d'un axe parallèle à l'axe de piston. 13. Moteur selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que la languette (69) est placée sur l'élément de commande (61) et en ce que l'encoche (72) est placée dans le piston (13). 14. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1à 9, caractérisé en ce que le moyen de liaison de piston comprend un système de transmission assurant la liaison du piston (13) avec l'élément de commande (61) et agencé pour permettre la transmission d'un mouvement entre eux dans une direction radiale à l'axe de piston. 15. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 , caractérisé en ce que le moyen de liaison de piston comprend un ensemble de biellettes (91) qui sont chacune reliées de façon non pivotante au piston (13) et à l'élément de commande (61), chaque biellette étant flexible dans une direction et les biellettes étant disposées de manière à permettre un mouvement relatif entre le piston et l'élément de commande dans une direction orientée radialement par rapport à l'axe de piston par flexion des biellettes (91). 16. Moteur selon la revendication 15, caractérisé ce que ledit ensemble de biellettes (91) comporte deux biellettes orientées essentiellement parallèlement et s'étendant essentiellement perpendiculairement à ladite direction radiale et à la direction d'axe de piston, chaque biellette étant fixée rigidement sur le piston et l'élément de commande en des pcsitions respectives qui sont espacées dans la direction de la longueur de la biellette. 17. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 , caractérisé en ce que le moyen de liaison de piston comprend un élément allongé (91) s'étendant essentiellement perpendiculairement à ladite direction radiale et à la direction d'axe de piston, ledit élément allongé étant flexible dans une direction perpendiculaire à sa longueur et à la direction d'axe de piston, ainsi qu'un moyen reliant rigidement l'élément allongé en des endroits espacés dans la direction de sa longueur à un des éléments constitués par le piston et l'élément de commande et à l'autre élément entre lesdites positions espacées. 18. Moteur selon la revendication 17 , caractérisé en ce que ledit élément allongé (91) est relié au piston dans lesdites pcsitions espacées. 19. Moteur selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que lesdites biellettes ou 1'élé- ment allongé sont formés par une bande d'acier à ressort. vo . Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que le moyen de liaison de carter comprend au moins une manivelle secondaire pourvue de deux tourillons qui sont chacun parallèles à-l'axe d'arbre et dont l'un est monté à rotation dans le carter et l'autre dans l'élément de commande, l'excentricité du tourillon étant égale à l'excentricité du piston par rapport à l'arbre.