Brevet FR2599084A1 — publié le 19871127

MOTEUR A EXPLOSION SANS EMBIELLAGE NI VILEBREQUIN DU TYPE CYLINDRES EN ETOILE. La présente invention concerne un moteur à explosion fonctionnant suivant le cycle Beau de Rochas, ne comportant pas de vilebrequin et de bielle, dont les cylindres sont disposés en étoile perpendiculairement à l'arbre moteur. Elle concerne plus particulièrement un nouveau type de moteur dans lequel l'énergie provenant de la combustion des gaz est transmise à l'arbre moteur par une came solidaire de cet arbre moteur et des galets solidaires des pistons se déplaçant chacun dans un cylindre. On connait la technique de transmission du mouvement par came et galet mais, jusqu'à ce jour, la came a un profil sensiblement sinusoïdal, tracé sur un cylindre, ce qui entrain donc de disposer les pistons dans l'axe de ce cylindre et donc parallèlement à l'arbre moteur. Selon l'invention, la came est tracée dans un plan perpendiculaire à l'arbre moteur, ce qui entraine la disposition des pistons perpendiculaires à cet arbre moteur, disposition qui peut être désignée par l'expression qui sera utilisée dans la suite de la description "moteur en étoile". Une telle solution présente comme avantage de permettre une grande facilité de traçage et d'exécution de la came, d'obtenir une grande légèreté et un encombrement minimum. Par ailleurs, par rapport à un moteur classique, il n'existe plus de vilebrequin, pièce forgée et traitée, lourde et encombrante. De plus, l'arbre moteur étant droit, il pourra donc être creux, ce qui permet le passage de toute commande. Par ailleurs, selon l'invention, la vitesse de rotation de cet arbre est divisée par le nombre de bossages de la came, ce qui permet d'obtenir une r6duc- tion de cette vitesse de rotation sans avoir recours à des réducteurs, pièces lourdes et encombrantes, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas des moteurs d'hélicoptères. Suivant une caractéristique de l'invention, la came solidaire de l'arbre moteur peut comporter deux, trois ou plusieurs bossages qui obligent les galets solidaires des pistons à effectuer un mouvement alternatif de vaet-vient, le nombre de tours de rotation de l'arbre étant celui du nombre d'aller retour des pistons divisé par le nombre de bossages. Suivant une autre caractéristique de l1inventio-n dans le cas où les pistons des cylindres opposés se déplacent dans le même sens, il est possible de les relier ensemble mécaniquement et d'obtenir ainsi un excellent équilibre de marche. Suivant une autre caractéristique de l'inventiDn, c'est l'arbre moteur qui fait fonction d'arbre à ame et comporte en plus de la came de transmission du mDase- ment, deux autres cames commandant l'ouverture ou la fermeture des soupapes. Suivant une autre caractéristique de l'inventions le galet est attaché directement au piston, ce qui limite le poids des pièces en mouvement et améliore le rendement. Suivant une autre caractéristique de lli-nvention, on peut obtenir le moyen de réaliser un compresseur en agen çant le piston de combustion, afin de récupérer une -partie de l'énergie cinétique pour la transformer en poussée grâce à la compression de l'air. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut réaliser un moteur comportant un nombre très important de cylindres en ajoutant des rangées de cylindres dont les pistons sont entraînés par les cames de transmission de mouvement correspondantes aux rangées de cylindres, l'arbre moteur étant droit permet en effet cette construction;; D'autres avantages techniques seront expliqués dans la description de l'invention dans laquelle - la figure 1 est une vue de face d'un moteur à quatre cylindres et une came comportant deux bossages - la figure 2 est une vue de face d'un moteur à six cylindres et une came comportant trois bossages - la figure 3 est une vue de face de la liaison mécanique de deux pistons opposés - la figure 4 est une vue de l'autre côté de cette liaison mécanique - la figure 5 est une vue en coupe d'un piston portant son galet - la figure 6 est une vue en coupe d'un cylindre et de son piston réalisant à la fois la compression pour la suralimentation du moteur et la récupération de l'énergie cinétique de l'attelage par compression et détente de l'air dans la partie centrale du piston. La figure l represente une vue de face d'un moteur quatre cylindres en étoile. L'arbre moteur (1) est solidaire d'une came (2) comportant deux bossages (3) et (4). Les cylindres (5,6,7,8) sont fixés à un bâti général non représenté, les pistons (9110 Il ,12) portent chacun un galet (13rl4,15,16) s'appuyant directement sur la came (2) de l'arbre moteur (1). A chaque tour de l'arbre moteur (li correspond deux va-et-vient des pistons. Le nombre de tours de rotation de l'arbre moteur est donc la moitié du nombre d'aller-retour de chaque piston. La came (2) est donc perpendiculaire à l'arbre moteur et sa largeur sera suffisante afin que les galets (13,14,15, 16) ne soient pas trop chargés en pression. La figure 2 représente une vue de face d'un moteur à six cylindres et une came comportant trois bossages. Nous retrouvons comme précédemment l'arbre moteur (1) ainsi que les cylindres (5,6,7,8,17 et 18) avec leurs pistons respectifs (9,10,11,12,19 et 20). La came (2) comporte trois bossages (3,4,21) sur lesquels viennent s'appuyer les galets (13,14,15,16,22,23) des pistons correspondants. Le fonctionnement de ce moteur est identique au cas précédent et l'arbre moteur (1) fait un tour en rotation lorsque les pistons ont fait trois aller-retour. La figure 3 est une vue de face de deux pistons reliés entre eux mécaniquement. Prenons par exemple les deux cylindres (5) et (8) opposés, nous retrouvons les deux pistons (9) et (12) portant respectivement les galets (13i et (16). Deux pièces mécaniques (24) et (25) relient de chaque côé les deux axes des deux galets, elles seront soumises au mouvement alternatif des deux pistons, l'arbre moteur (1) passant-au travers de ces pièces (24) et (25) qui pourront être constituées en matériau synthétique, légèrement extensible pour mettre la mise en pression des deux galets (13) et (16) contre la came (2) de façon à ce que les galets ne puissent quitter leur chemin de roulement sur la came (2). La figure 4 est une vue en coupe de deux cylindres opposés, nous retrouvons les deux cylindres (5) et (8), les deux pistons (9) et (12) et les deux galets (13) et (16), nous remarquons l'agencement des pièces (24) et (25) reliées aux axes supportant les galets (13) et (16). La figure 5 est une vue en coupe d'un piston portant son galet dans le cas où deux pistons opposés sont reliés mécaniquement. On distingue le cylindre (5) dans lequel glisse le piston (9), le galet (13) est solidaire du piston par l'axe (26) clipsé sur le piston, des rondelles (27) de même épaisseur que les pièces (24) et (25) permettent de faire varier la position des pièces (24) et (25) par rapport à la came (2) de façon à permettre le passage des pièces des autres pistons autour de l'arbre (1). La figure 6 est une vue en coupe d'un cylindre et de son piston réalisant la combustion des gaz dans sa partie supérieure, la suralimentation du moteur dans sa partie inférieure et dans sa partie centrale soit la récupération de l'énergie cinétique du piston par compression de l'air suivi de sa détente, soit une augmentation de la suralimentation. On distingue le cylindre (5) et son piston formé de la partie (9), d'une tige centrale (32) et de l'autre partie (33) qui détermine deux volumes différents, l'un délimité par le déplacement du piston (9), l'autre plus grand délimité par le déplacement du piston (33), la course étant la même, on obtient une suralimentation , l'air arrive par l'orifice (28) par l'intermédiaire d'une soupape qui se ferme lors de la compression et s'échappe comprimé par l'orifice et la soupape (29) pour aller dans la culasse du cylindre (5) non représentée. Le piston comprime au cours de la combustion l'air situé au-dessous du piston dans l'espace (30), quand le piston (9) remonte, cet air se détend en repoussant ce piston (9), on obtient donc le moyen de récupérer l'énergie cinétique du piston descendant en la reportant sur le piston qui remonte.On pourrait se contenter d'ajouter cet air comprimé à la suralimentation du moteur sans pour cela sortir du cadre de l'invention, un joint (31) d'étanchéité est situé sur la tige (32) pour empêcher l'air du compartiment (30) de fuir à l'extérieur, une soupape d'admission de cet air pourrait être ajoutée sans changer le principe de fonctionnement. On pourrait obtenir un moteur comportant un très grand nombre de cylindres en plaçant sur l'arbre moteur plusieurs cames de transmission du mouvement de façon à obtenir chaque fois une rangée de cylindres disposés en étoile perpendiculaire à l'arbre moteur. On pourrait également trouver d'autres arrangements en groupant différemment les réalisations des moteurs donnés à titre d'exemple non limitatifs. On pourrait également, sans sortir pour cela du cadre de l'invention, placer sur l'arbre moteur deux autres cames commandant l'ouverture et la fermeture des soupapes. REVENDICATIONS 1/ Moteur à explosion sans embiellage ni vilebrequin dont les cylindres (5,6,7,8) sont disposés en étoile, les axes de ces cylindres étant situés dans un plan perpendiculaire à l'arbre moteur (1), caractérisé par le fait que la transmission du mouvement alternatif des pistons (9,10,11,12) s'effectue par des galets (13,14, 15,16) solidaires de ces pistons, roulant sur une came (2) solidaire de l'arbre moteur (l),dont- le profil est défini par la loi de mouvement de ces pistons. 2/ Moteur à explosion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came (2) solidaire de 11 arbre moteur (1) comporte deux bossages (3,4) obligeant les galets (13,14,15,16) solidaires 'des pistons (9,10,11, 12) à effectuer un mouvement alternatif de va-et-vient, le moteur étant un deux cylindres si le nombre de galets est de deux et un quatre cylindres si le nombre de galets est de quatre, etc.., le nombre de tours de rotation de l'arbre moteur étant la moitié du nombre d'allerretour des pistons. 3/ Moteur à explosion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came (2) solidaire de l'arbre moteur (1) comporte trois bossages obligeant les galets solidaires des pistons d'effectuer trois aller-retours pour un tour de rotation de l'arbre moteur, le moteur étant un trois cylindres si le nombre de galets est de trois, et de six cylindres si le nombre de galets est de six, le nombre de tours de rotation de l'arbre moteur étant le tiers du nombre d'aller-retour des pistons. 4/ Moteur à explosion selon l'une des revendications 1 à 3, dans le cas d'un six cylindres, caractérisé en ce que trois liaisons mécaniques (24,25) indépendantes unissent deux à deux les pistons opposés (9,12), ces liaisons pouvant être légèrement élastiques. 5/ Moteur à explosion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came (2) solidaire de l'arbre moteur (i) comporte un nombre quelconque de bossages, le nombre de tours de l'arbre moteur (1) étant celui du nombre d'aller-retour des pistons divisé par le nombre de bossages, dans le cas d'un nombre pair de cylindres, des liaisons mécaniques indépendantes pourront lier deux à deux les pistons opposés. 6/ Moteur à explosion selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre moteur (1) joue en plus le rôle de l'arbre à came et porte donc en plus de la came (2) de transmission du mouvement, deux autres cames commandant l'ouverture et la fermeture des soupapes. 7/ Moteur à explosion selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le galet est attaché direc tement au piston. 8/ Moteur à explosion selon l'une des revendications 1 à 7, fonctionnant suivant le cycle deux temps, caractérisé en ce que le piston peut assurer trois fonctions, la première d'assurer la compression et la combustion des gaz, la seconde de comprimer une quantité d'air supérieure a celle absorbée par le moteur pour obtenir une suralimentation du moteur, le troisième d'absorber l'énergie cinétique des pistons en comprimant de l'air afin de restituer cette énergie sous forme de poussée de cet air compressé, cette troisième fonction pouvant aussi simplement servir à augmenter le volume d'air destiné à la suralimentation. 9/ Moteur à explosion selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que un certain nombre de rangées de pistons disposés en étoile autour de l'arbre moteur (1) sont entrainés par le même nombre de cames de transmission de mouvement.