Brevet FR2524063A1 — publié le 19830930

Moteur rotatif à combustion interne, à quatre temps, avec excentrement entre stator et rotor et double chemin de guidage des palettes. Les moteurs alternatifs et rotatifs à combustion interne sont connus. Les moteurs alternatifs présentent des inconvénients résultant des forces d'inertie, des vibrations etdes grosses complications créées par les masses animées d'un mouvement alternatif qui imposent des limites à leur vitesse et à la valeur du taux de compression. I1 en résulte que le rendement est assez faible. Les moteurs rotatifs présentent comme inconvénients l'étanchéité précaire des organes- sur lesquels s'exerce la pression1 et leur usure importante ainsi que le peu d'efficacité de la lubrification et du refroidissement. La présente invention élimine ou réduit ces inconvénients, comme cela sera exposé ci-apres. L'objet de l'invention est un moteur à combustion interne rotatif à quatre temps, dans lequel la variation de volume des chambres de combustion est obtenue par l'excentrement existant entre le stator et le rotor, les chambres de combustion étant délimitées par des palettes radiales montées coulissantes à frottement libre dans ce dernier. Pendant la rotation, le bord extérieur de ces palettes est maintenu écarté avec un faible jeu de la surface cylindrique interne du stator par des galets solidaires des côtés latéraux des palettes et roulant à l'intérieur de chemins de roulement annulaires concentriques au stator. Les chemins de roulement annulaires du stator formant les guides des palettes sont libres de tourner par rapport à celui-ci grâce à des coussinets à rouleaux et sont constitués par deux bagues concentriques et une bague intermédiaire libre de tourner par rapport à la plus petite, si bien que le roulement des galets solidaires des palettes s'effectue entre la bague la plus grande et celle intermédiaire. Les soupapes d'admission et d'échappement montées sur la surface cylindrique du stator s'ouvrent de l'intérieur vers l'extérieur, en surmontant la résistance de ressorts antagonistes. Les soupapes sont commandées, par l'intermédiaire de mécanismes spéciaux, par des cames, une pour chaque soupape, placées autour d'un manchon rotatif entraîné par l'arbre moteur avec un rapport adéquat. Les palettes sont creuses et coulissent sur des languettes internes fixées au fond des logements de palettes réalisés dans le rotor, ceci en vue d'assurer un meilleur refroidissement et une meilleure lubrification. L'étanchéité entre les palettes et les parois du stator et du rotor, est assurée par des garnitures linéaires et en "L", logées à l'intérieur d'évidements spéciaux sur le bord avant et sur les côtés des palettes, des garnitures en Y logées dans des évidements prévus à cet effet sur les côtés des palettes avec la branche centrale dirigée vers l'axe du rotor, et des garnitures annulaires insérées dans des évidements prévus à cet effet sur les joues du stator. La mise en pression des garnitures sur les parois leur faisant face est augmentée par des ressorts plats et organes similaires insérés entre le fond des évidements et les garnitures. Le moteur est logé dans un bâti constitué par deux demi-cylindres l'un inférieur et l'autre supérieur, et il comprend deux chambres étanches, l'une dans laquelle est logé le stator et l'autre dans laquelle sont logés les organes de commande des soupapes. Le stator est supporté à l'intérieur du bâti par deux pattes diamétrales du demi-cylindre inférieur opposées à deux pattes correspondantes du stator. La surface cylindrique externe du rotor présente une concavité modérée entre les palettes, pour créer une turbulence importante dans le fluide' et donc assurer un meilleur mélange de celui-ci. Les figures schématiques ci-annexées illustrent un exemple de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue en perspective explosée du moteur; la figure 2 en est une vue en coupe longitu dinale; la figure 3 est une vue en perspective par tielle du rotor; la figure 4 est un détail du méca nisme de commande des soupapes; la figure 5 est une vue en coupe transversale du stator; les figures 6, 7, 8, 9 et 10 représentent des vues en coupe trans versale schématiques dans les phases respectives d'explosion, détente, échappement, admission, com pression. Le moteur comprend un stator cylindrique 10 et un rotor cylindrique 11, solidaire de l'arbre 12. Le rotor est centré par rapport à l'arbre. L'un et l'autre présentent, par rapport au stator, un excentrement déterminé. Quatre logements 13 réalisés dans le corps du rotor présentent une languette centrale 14 pouvant pénétrer dans une cavité 15 des palettes radiales 16, 17, 18, 19, qui coulissent librement à l'intérieur de ces logements et sont disposées dans des positions symétriques par rapport à l'arbre. Le stator comprend deux flasques d'extrémité 20 et21 boulonnés sur le corps cylindrique 10'. Les flasques sont solidaires des manchons 23 et 24 les prolon-geant vers l'extérieur dans lesquels sont logés les coussinets à rouleaux 25 et 26 pour le roulement des palettes, ainsi que cela sera exposé ci-après , et he prolongements de diamètre moindre 27 et 28 pour le support des coussinets 55 et 30. Le bâti du moteur est formé de deux corps semi-cylindriques opposés, 31 et 32, et il est séparé par -le diaphragme 33 en deux chambres 34 eut 35. Dans la première chambre est logé le stator et dans la deuxième le groupe des organes de commande des soupapes. Le stator est fixé à l'intérieur du bâti au moyen de pattes 36 et 37 correspondant à-des pattes 38 et 39 du bâti susdit. Quatre soupapes sont montées sur le cylindre du stator, deux l'admission 40 et 41, et deux d'échappement 42 et 43, ces soupapes s'ouvrant de l'intérieur vers l'extérieur en surmontant l'action de ressorts de compression 44. Ces soupapes sont ouvertes, par l'intermédiaire de culbuteurs 46, par les poussoirs 47 actionnés par des leviers 48. Sur ces derniers- agissent, par l'intermédiaire de galets 49 (40', 41', 42', 43'), des cames 50, 51, 52, 53 fixées autour du manchon 45, tournant librement par rapport au prolongement 27 du flasque 20, avec interposition d'un coussinet à rouleaux 55. La couronne dentée 56, solidaire du manchon, en détermine la rotation par engrenage avec un pignon 57 entraîné par l'arbre moteur. Les cames ont un développement de 1800. Celles d'admission, comme celles d'échappement, se succèdent avec un écart angulaire d'environ 450. L'étanchéité entre les palettes, le rotor et le stator est assurée par un double couple de garnitures en "L" 58 et 59, montées en opposition dans des évidements frontaux 60 et latéraux 61 et 62 prévus sur chaque palette, par un couple de garnitures rectilignes 63 et 63', par des garnitures en Y 64 avec branche centrale 65 et par des bagues élastiques 66 et 67 insérées dans des rainures correspondantes des joues du stator. Les garnitures sont maintenues en pression par des ressorts plats 68, 69, 70. Des galets 73, 74, montés à rotation libre sur des tourillons latéraux 71 et 72 des palettes, circulent à l'intérieur d'un chemin de roulement annulaire à double guidage 75, concentrique au stator et libre de tourner par rapport à celui-ci grâce à un coussinet à rouleaux 76. Ce chemin de roulement comprend une grande bague 71 et une bague plus petite 78 autour de laquelle tourne librement une bague intermédiaire 79 grâce à l'interposition d'une série d'aiguilles 80 et 82. L'arbre moteur comporte un perçage axial 81 pour l'arrivée de l'huile de refroidissement et de lubrification aux coussinets, par les conduits, et aux palettes radiales par les canalisations 83 et 84 à l'intérieur des languettes 14. Ces dernières canalisations communiquent avec les conduites pour l'évacuation de l'huile qui débouchent à la partie inférieure dans les glissières annulaires des palettes. Deux bougies d'allumage La pompe à huile 89 et le carter 90 sont situés sous l'arbre. Les raccords d'entrée 91 et de sortie 92 de l'eau de refroidissement sont visibles sur l'avant du bâti. La surface périphérique du rotor présente une concavité 77 pour assurer un meilleur mélange du fluide. Fonctionnement Durant la rotation du rotor, les quatre palettes, sous l'action de leurs galets latéraux engagés dans les chemins de roulement concentriques du stator, sont contraintes de maintenir leurs bords frontaux presqutau contact de la surface cylindrique interne du stator. Les galets des palettes peuvent déterminer le libre déplacement en sens inverse de la bague extérieure et de la bague intérieure des glissières annulaires, ce qui assure un roulement exceptionnellement aisé et avec un frottement négligeable. Le cycle s'effectue comme l'indiquent les figures suivantes, qui correspondent à certaines positions caractéristiques. Dans la figure 6 la chambre à volume variable a formée entre les palettes 19 et 16,-se trouve à la fin du cycle de compression. L'allumage des bougies et le début de la combustion ont donc lieu. La chambre b est dans la phase de compression. La chambre c est en fin d'admission par l'intermédiaire de la soupape 41. La chambre d commence l'admission par l'intermédiaire de la soupape 40. La figure 7 correspond à une rotation de 900 par rapport à la figure 6. Les phases des différentes chambres sont les suivantes: chambre a la détente commence chambre b la combustion est en cours chambre c la compression est en cours chambre d fin de l'aspiration. Les gaz en expansion exercent leur action sur les palettes 19 et 16. La palette 16 cffre aux gaz une superficie plus grande que la palette 19 et on a donc une résultante dans le sens de la rotation qui augmente progressivement au fur et à mesure que le rotor tourne. La figure 8 correspond à une rotation de 1800 par rapport à la figure 7. Les phases des différentes chambres sont les suivantes: Chambre a échappement Chambre b fin de la détente Chambre c début de la détente Chambre d combustion. La figure 9 correspond à une rotation de 1800 par rapport à la figure 8. Les phases des différentes chambres sont les suivantes: Chambre a aspiration Chambre b fin de l'échappement Chambre c phase d'échappement Chambre d a terminé la détente et commence l'échappement. La figure 10 correspond à une rotation de 1800 par rapport à la figure 9. Les phases des différentes chambres sont les suivantes: Chambre a compression Chambre b aspiration Chambre c début de l'aspiration Chambre d fin de l'échappement. Par une autre rotation de 900, deux tours du rotor sont complétés avec l'exécution d'un cycle à 4 temps dans la chambre a et des cycles contemporains dans les autres chambres d, c, d. Le cycle'thermique stacoomplit ainsi sur deux tours du rotor. Avantages - Les principaux problèmes des moteurs rotatifs, comme le refroi dissement et la lubrification des organes sur lesquels s'exerce la pression, sont résolus grâce aux palettes creuses et à la languette intérieure qui assure une bonne circulation de l'huit et grâce au système original de conduites de lubrification. - Substantiellement, le moteur présente les avantages des types à quatre temps plus ceux des moteurs rotatifs en général. - La compression peut être fixée à sa valeur optimale au moyen d'un excentrement adéquat entre le rotor et le stator et, en tous cas, à une valeur considérablement supérieure à l'actuel le en utilisant pratiquement tout combustible liquide ou gazeux quel qu'il soit. - Grâce au guidage mécanique des palettes au moyen du dispositif de roulement à double effet qui reporte les forces centrifuges sur le stator, les frottements et donc l'usure de ces organes, se trouvent considérablement réduits. - Les ouvertures des soupapes de l'intérieur vers l'extérieur éliminent les espaces morts entre soupapes et stator qui dimi nuent le rendement. En résumé l'invention assure une augmentation du rendement et de la puissance spécifique, une plus longue durée de vie, des vibrations moindres et une structure plus simple. Etant donné que les applications de cette invention ont été décrites à titre d'exemple indicatif et non limitatif, il reste entendu que toute application équivalente des concepts inventifs exposés et tout produit réalisé et/ou opérant suivant les carac téristiques de l'invention, rentreront dans son domaine de protection. Revendications 1. Moteur rotatif à combustion interne à quatre temps, caractérisé en ce que la variation du volume des chambres de combustion à volume variable a, b, c, d, est obtenue par l'excentrement existant entre le stator 10 et le rotor 11, les chambres de combustion étant délimitées par des palettes radiales 16, 17, 18, 19 montées coulissantes à frottement libre dans ce dernier et maintenues, en cours de rotation, écartées avec un faible jeu de la surface cylindrique interne du stator 10, par des galets 73 et 74 solidaires des cotés latéraux des palettes et roulant à l'intérieur de chemins de roulement annulaires 75 concentriques au stator. 2. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chemins de roulement annulaires 75 du stator 10 sont libres de tourner par rapport à celui-ci grâce à des coussinets à rouleaux 25 et sont constitués par deux bagues concentriques 71 et 78 et une bague intermédiaire 79 libre de tourner par rapport à la bague la plus petite 78, le roulement des galets 73 et 74 solidaires des palettes s'effectuant entre la plus grande bague 71 et celle intermédiaire 79. 3. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les soupapes 40, 41, 42, 43 d'admission et 'appement, montées sur la surface cylindrique du stator 10, s'ouvrent de l'intérieur vers l'extérieur, en surmontant la résistance de ressorts antagonistes 44. 4. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les soupapes 40, 41, 42, 43, sont commandées, par l'intermédiaire de mécanismes correspondants 46, 47, 48, 49, par des cames 50, 51, 53, 54, une pour chaque soupape, placées autour d'un manchon rotatif 45 entraîné, avec un rapport adéquat, par l'arbre moteur 12. 5. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les palettes 16, 17, 18, 19, présentent des cavités 15 et coulissent sur des languettes internes 14 fixées au fond des logements 13 prévus dans le rotor 11 pour les palettes mêmes, ceci pour assurer un meilleur refroidissement et une meilleure lubrification. 6. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité est assurée par des garnitures linéaires 62 et 63, et en "L", 58 eut 59, logées à l'inte- rieur d'évidements frontaux et latéraux des palettes, par des garnitures en Y 64,logées dans des évidements sur les côtés des palettes avec la branche centrale 65 dirigée vers l'axe du rotor, et par des garnitures annulaires 66 et 67 insérées dans des évidements spéciaux sur les joues du stator 10, la pression des garnitures sur les parois leur faisant face étant de préférence augmentée par des ressorts 68, 69, 70 plats et similaires insérés entre le fond des évidements et les garnitures. 7. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est logé dans un bâti formé de deux demi-cylindres, l'un inférieur 31 et l'autre supérieur 32, et comprend deux chambres étanches 34 et 35, l'une dans laquelle est logé le stator 10, dotée des chambres de refroidissement à eau, et l'autre dans laquelle sont logés les organes de commande des soupapes, le stator 10 étant supporté par deux pattes diamétrales 38 et 39 du demi-cylindre inférieur 31, opposées à deux pattes 36 et 37 correspondantes du stator 10. 8. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface cylindrique externe du rotor 11 présente entre les palettes des concavités modérées 76 et 77 pour créer une turbulence accrue dans le fluide et donc un meilleur mélange de celui-ci.