Brevet FR2613423A1 — publié le 19881007

On sait que si on fait abstraction des moteurs à piston rotatif du type en trocholde, le fonctionnement des moteurs à pistons classiques repose sur le principe de la variation volumétrique alternative d'une chambre fixe qui est définie d'une part par la paroi interne d'un cylindre et d'une culasse, d'autre part par la face active d'un piston animé d'un mouvement linéaire en va-et-vient. Ce principe présente des incoavénients indiscutables, ne serait-ce que parce qu'il exige la transformation de mouvements linéaires alternatifs en un mouvement de rotation continu, et ce sont ces inconvénients qui ont motivé l'apparition des moteurs à piston rotatif, qu'ils soient du type trochofdal ou à palettes. Il faut cependant remarquer qu'en dépit de perspectives excellentes fondées sur leur principe même, les moteurs à piston rotatif n'ont pas connu le développement escompté, par suite notamment des difficultés rencontrées dans ltétanchéité du déplacement ciculaire d'un piston tournant. La pressente invention a pour objet un moteur à pistons du type rotatif, agencé de façon à tirer parti de la variation volumétrique alternative d'une chambre mobile qui est définie par la face interne d'une cavité de forme torique et les faces actives de deux pistons successifs, lesquels sont animés, dans cette cavité torique, de déplacements ciculaires dont les vitesses respectives varient alternativement l'une par rapport à l'autre. On comprend immédiatement qu'un tel agencement permet de profiter des avantages indéniables des moteurs du type rotatif, sans en comporter les inconvénients puisqu'un piston à profil torique qui se déplace à l'intérieur d'une cavité torique peut être équipé des mêmes garnitures d'étanchéité que celles utilisées dans les motéurs classiques à mouvement linéaire alternatif. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptibIe de procurer Fig. 1 est une coupe transversale d'un moteur rotatif à explosions établi conformément à la pressente invention. Fig. 2 en est une coupe axiale à échelle quelque peu agrandie, sur laquelle on a indiqué en I-I le plan de coupe de fig. 1. Fig. 3 est une coupe transversale suivant le plan indiqué en 111-111 en fig. 2. Fig. 4 à 8 illustrent le fonctionnement du moteur suivant fig. 1 à 3, en prenant en considération l'une des quatre chambres au cours des différents temps d'un cycle moteur. Le moteur représenté comprend un carter formé par deux flasques 1 (fig. 1 et 2) assemblés l'un à l'autre par des vis telles que 2. Entre ces flasques 1 sont pincées deux pièces 3 à profil annulaire, qui sont profilées pour définir entre elles une cavité 4 de forme torique à l'intérieur de laquelle sont montés quatre pistons respectivement référencés 5, 6, 7 et 8. Chacun de ces pistons est équipe de segments périphériques qui assurent l'étanchéité de leur déplacement, à jeu aussi réduit que possible, à l'intérieur de la cavité 4 ; bien évidemment, chaque piston présente un profil curvilique propre à permettre son montage et son déplacement dans la cavité sus-indiquée. Dans ltouverture centrale des pièces 3 sont logées deux cloches 9 et 10 qui s'ouvrent en vis-à-vis et qui sont solidaires de deux bras radiaux, diamétralement opposés l'un à l'autre et référencés 9a, respectivement 10a en fig. 1. Le rebord annulaire de chaque cloche qui porte ces bras radiaux pénètre à l'intérieur de la cavité torique 4 à travers un mince espace libre annulaire ménagé entre les bords intérieurs des pièces 3, l'étanchéité étant assurée à l'aide de segments plats 11 (fig. 2) à profil circulaire, associés à deux séries de ressorts et à une série de poussoirs vissés 12.Chaque bras radial 9a, 10a porte en bout un axe transversal 13 pour la fixation de l'un des pistons précités, étant observé que les deux pistons diamétralement opposés 5 et 7 sont ainsi rendus solidaires de la cloche 9 tandis que la cloche 10 se trouve attelée aux pistons 6 et 8. Dans l'espace cylindrique ménagé entre les deux cloches 9 et 10 viennent se loger deux plateaux parallèles 14 et 15 convenablement entretoisés et réunis l'un à l'autre par quatre bouts d'arbre 16, disposés deux à deux suivant deux axes perpendiculaires. Sur chacun de ces bouts d'arbre 16 est calé un pignon satellite 17 qui est disposé entre les plateaux 14 et 15 et qui engrène avec un pignon planétaire central 18 immobilisé sur un moyeu axial la de l'un des deux flasques 1 du carter. On remarquera que ce moyeu la, ainsi qu'un court moyeu lb du flasque 1 opposé, sont traversés axialement par l'arbre de sortie 19 du moteur, sur lequel est calé le plateau 14, le plateau opposé 15 tourillonnant librement sur le moyeu la ; par ailleurs les moyeux la et lb forment supports pour les roulements destinés au montage des cloches 9 et 10. Sur l'une des extrémités, prévues dépassantes au-delà de la face extérieure de chaque plateau 14 ou 15, de chaque bout d'arbre 16 est calée une manivelle formée par un petit disque 20 (fig. 3) pourvu d'un pivot excentré 21 sur lequel s'articule une bielle 22. L'extrémité libre de cette dernière s'articule sur un axe ou pied debielle 23 rapporté latéralement contre la cloche 9 ou 10 qui est disposée immédiatement en vis-à-vis. L'extrémité opposée de chaque bout d'arbre 16 présente une section carrée afin de coopérer avec quatre billes 24 et une douille 24a qui est profilée de manière à constituer un mécanisme de blocage unidirectionnel, ne permettant la rotation du bout d'arbre considéré que dans un seul sens. I1 convient d'observer que les dispositions relatives des dispositifs de bielles 20-22 et des mécanismes de blocage unidirectionnel 24 sur les bouts d'arbre 16 sont bien entendu inversées pour autoriser la fixation pivotante de chaque bielle 22 contre la paroi interne de la cloche 9 ou 10 envisagée. On remarquera par ailleurs que l'axe des bielles 22 des deux dispositifs 20-22 qui sont liés à la cloche 9 est orienté de manière substantiellement perpendiculaire par rapport à celui des bielles 22 des deux dispositifs 20-22 liés à la cloche opposée 10, comme il ressort clairement de la coupe suivant fig. 3. On constate finalement que la liaison cinématique entre les deux cloches 9 et 10 (solidaires des deux paires de pistons) et les plateaux 14 et 15 est assurée par les quatre dispositifs de bielles 20-22 dont ltorientation (et donc le rapport de transmission) varie par suite de la rotation impartie aux bouts d'arbre 16 par le mouvement de révolution des pignons satellites 17 autour du pignon planétaire fixe 18. Pour comprendre le fonctionnement du moteur qui vient d'etre décrit, on se reportera aux schémas des fig. 4 à 8 sur lesquels on a montré en tramé celle des quatre chambres définies entre les quatre pistons qui est prise en considération, étant entendu que les choses se passent identiquement de la même manière ( àC0r/2 près) pour les trois autres chambres au cours de chaque rotation d'un tour de l'arbre de sortie 19. Pour fixer les idées, on a supposé que la chambre considérée était celle qui se trouve entre le piston 6 (lié à la cloche 10 et au plateau 15) et le piston 7 (lié à la cloche 9 et au plateau 14). En fig. 4, la chambre considérée se trouve située au niveau d'une lumière 3a pratiquée dans l'une des deux pièces 3 et reliée à un carburateur ou à un injecteur approprié. La chambre se remplit donc et l'on se trouve au temps correspondant à l'admission du mélange air-essence. Les cloches 9 et 10 poursuivant leur rotation par suite de lintmînement opéré par les autres chambres du moteur, on passe à la position illustrée en fig. 5. Les bouts d'arbre 16 sont entraînés en rotation par les pignons 17 coopérant avec le pignon central fixe 18, mais par suite de l'orientation de ses deux bielles 22, la cloche 9 (et donc le piston 7) est pratiquement immobilisée, alors qu'au contraire les bielles 22 associées à la cloche 10 et au piston 6 assurent l'avance de ce dernier. Au cours de la révolution de la chambre considérée, le volume de celle-ci va en diminuant et il s'agit du temps de compression. En fin de mouvement de compression, la chambre se trouve dès lors en face d'un puits équipé d'une bougie d'allumage 25 (voir fig. 2) qui est alimentée et émet une étincelle qui enflamme'le mélange. L'explosion a lieu et les gaz engendrés tendent à écarter l'un de l'autre les deux pistons 6 et 7 (fig. 6 et 7). Le piston 6 ne peut reculer par suite des deux mécanismes de blocage 24 associés au plateau 15 ; par contre le piston 7 est repoussé par la détente des gaz, son mouvement étant transmis au plateau 14 et à l'arbre 19. A un moment donné, le piston 7 découvre l'extrémité d'une lumière d'échappement 3b (fig. 7 et 8) qui assure ltévacuation des gaz sous l'effet de poussée exercé par le piston 6 alors animé d'une vitesse de déplacement relativement rapide. C'est le temps d'échappement et la chambre envisagée peut effectuer un nouveau cycle moteur. On comprend que finalement les deux paires de pistons sont animées, de manière déphasée, de vitesses de déplacement alternativement minimale et maximale de façon opposée, tout en participant au total à une révolution globale dans le stator obtenue par rapprochement et éloignement alternatifs. On observera qu'à chaque tour on obtient quatre cycles moteurs alors que dans un moteur classique du type alternatif à quatre cylindres, l'on n'obtient que deux cycles seulement. Le rendement est donc accru. I1 va de soi qu'on peut apporter différents perfectionnements à l'agencement simplifié qui a été exposé ci-dessus. On peut notamment prévoir un dispositif pour le réglage du calage angulaire de l'équipage mobile de transmission 14-15-16 par rapport à l'arbre 19 et aux cloches 9 et 10. En jouant sur le nombre de paires de pistons associées à chaque cloche et en modifiant les rapports des pignons 17 et 18, on peut obtenir le nombre de cycles désiré pour chaque tour de l'arbre de sortie. Moyennant un réglage convenable du temps de l'allumage et un calage approprié des différentes pièces mobiles de liaison, on peut se dispenser des mécanismes de blocage unidirectionnel. En tout état de cause, celui des pistons qui est en phase lente se comporte comme une culasse et reste moteur. L'un des avantages présentés par le moteur rotatif suivant l'invention par rapport aux solutions classiques réside dans le fait qu'on se dispense de toute chaîne de distribution, les lumières d'admission 3a et d'échappement 3b ne comportant aucun mécanisme de clapet ou de soupape à commande positive. Le rendement est ici encore amélioré, de la même manière que le rapport poids/puissance/volume. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Moteur à pistons du type rotatif, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux paires de pistons opposés (5 et 7, set 8) qui se deplacent à l'intérieur d'une cavité (4) à profil torique et qui sont dynamiquement liés à un arbre moteur (19) à travers un système de transmission agencé de manière à permettre à deux pistons successifs (5 et 6, 7 et 8) de se déplacer à des vitesses angulaires variant alternativement l'une par rapport à l'autre en vue de définir une chambre mobile à variation volumétrique alternative, laquelle chambre passe successivement au droit d'une lumière d'admission (3a), d'un puits équipé d'une bougie d'allumage (25) et d'une lumière d'échappement (3b) ménagés dans la paroi du carter (1-2-3) qui renferme la cavité torique. 2. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de pistons (5 et 7, 6 et 8) sont portées par des organes tournants (9, 10) en forme de cloches entre lesquelles est monté le système de transmission qui les solidarise dynamiquement. 3. Moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le système de transmission comprend des dispositifs de bielle-manivelle (20-22) qui sont montés sur des bouts d'arbre (16) entraînés en rotation et qui relient chacun des organes (9, 10) en forme de cloche à des plateaux entretoisés (14, 15) dont l'un au moins est angulairement solidaire de l'arbre de sortie (19), le calage angulaire des dispositifs de bielle-manivelle étant opposé suivant les paires de pistons afin de permettre, moyennant rotation des bouts d'arbres précités, auxdits organes (9, 10) de se déplacer à des vitesses différentes et de transmettre le mouvement à l'arbre de sortie (19). 4. Moteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'entratnement en rotation des bouts d'arbre (16) associés aux dispositifs de bielle-manivelle (20-22) est opéré à l'aide de pignons satellites (17) calés sur ces bouts d'arbre et engrenant avec un pignon planétaire central (18) solidaire du carter (1-2-3). 5. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'à chaque bout d'arbre (16) est associé un mécanisme de blocage unidirectionnel (24-24a) qui interdit toute rotation intempestive de ce bout d'arbre dans l'un des deux sens de rotation.