Brevet FR2619596A1 — publié le 19890224

La présente invention concerne un moteur rotatif en général et plus particulièrement un agencement rotatif pour le déplacement des pistons dans lequel les cylindres sont disposés et animés d'un mouvement de rotation autour d'un pivot. L'agencement est nouveau et unique en ce sens que le vilebrequin, les cylindres et les pistons tournent à des vitesses constantes, chacune desdites parties ayant sa pro- pre vitesse autour de son propre centre. On peut appliquer l'agencement sous forme d'un moteur à combustion interne, d'un moteur à combustion extérieure, d'un moteur à gaz, d'un moteur hydraulique, d'un compresseur de gaz et d'une pompe hydraulique. Les moteurs à combustion classiques fonctionnant avec des pistons comprennent généralement un jeu de pistons qui se déplacent chacun à l'intérieur d'un cylindre et qui sont reliés via une tige de connexion à un vilebrequin. De manière à diminuer le volume total d'un moteur à pistons, tout en conservant ses performances et son efficacité, on a proposé des moteurs qui comprennent des pistons tournants, entre autres le moteur dit Wankel. Cependant, il se produit dans celui-ci le problème sérieux de l'obtention de l'étan- chéité entre pistons et cylindres, ainsi que celui d'une usu- re extrêmement élevée. J Un autre type de moteur rotatif est appelé "mo- teur en étoile" dans lequel les cylindres sont disposés et pivotent autour du vilebrequin. On a utilisé dans le passé des moteurs de ce type dans les avions mais ils n'ont aucun lien avec la présente invention. La présente invention a pour objet une nouvelle réalisation qui permet la construction d'un moteur à pis- tons relativement petit (par rapport aux moteurs à pistons classiques), dans laquelle les différentes parties du mo- teur sont entièrement équilibrées dynamiquement, o les for- ces de frottement entre le piston et le cylindre sont absen- tes (à l'exception du frottement dû à la pression d'un moyen de garniture sur la paroi du cylindre), avec maintien com- plet de l'étanchéité nécessaire entre les pistons et les cy- lindres. On décrira maintenant la présente invention en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels: Les Figures 1, 2 et 3 illustrent schématiquement le principe de fonctionnement; la Figure 4 corresponrdà la Figure 1 avec davanta- ge de détails; la Figure 5 correspond à la Figure 2 avec davanta- ge de détails; la Figure 6 est une vue schématique partielle du moteur selon la présente invention; la Figure 7 est une élévation schématique en cou- pe du moteur de la présente invention; la Figure 8 est une coupe schématique de ce moteur. En liaison tout d'abord avec les Figures 1 à 3, le nouveau moteur comprend un cylindre rotatif 21, des pis- tons jumelés 22, et un vilebrequin 23. Le cylindre 21 tour- ne dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'un axe B à une vitesse angulaire constante. Les pistons jumelés 22,qui se déplacent le long de l'axe E du cylindre tournant et tournent avec lui, sont animés d'un mouvement de rotation avec le vilebrequin 23 autour d'un axe C. Le vilebrequin 23 autour lui-même autour d'un axe D. Le mécanisme est conçu pour que l'excentricité du vilebrequin -section CD- soit égale à la distance entre les axes B et D, c'est-à-dire BD-= CD. Ainsi, 4 ADC = 2 4 DBC, ce qui signifie que la vitesse angulaire du vilebrequin 23 au- tour de l'axe D est exactement le double de la vitesse angu- laire du cylindre 21 tournant autour de l'axe B. De manière à éviter les coincements, le cylindre tournant 21 et le vi- lebrequin 23 sont accouplés par un jeu d'engrenages ou par tout autre moyen classique. Le nouvel ensemble a deux volumes de travail dif- férents 26 et 27. Lorsque 4 DBC = 0 , le volume 26 atteint sa valeur minimale et le volume 27 sa valeur maximale. Lors- que - DBC augmente, il en est de même pour le volume 26 alors que le volume 27 diminue. Toutes les fois que 4 DBC = 180 , le volume 26 atteint sa valeur maximale et le volume 27 sa valeur minimale. Au stade auquel 0 se produit et/ou un travail positif au volume 26 et l'échap- pement et/ou la compression au volume 27. A la valeur jume- lée ultérieure,180 duit au volume 27 et l'échappement et/ou la compression au volume 26. Le gaz ou le liquide entre dans les volumes de travail par l'intermédiaire d'orifices 28 et 29 (o des moyens d'étanchéité sont prévus) et s'échappe en passant par des orifices différents appropriés. En liaison maintenant avec les Figures 4, 5 et 6 qui illustrent plus en détail le principe qu'on vient de décrire, dans un logement 32 se trouve le cylindre 21 dans lequel se déplacent les pistons jumelés 22, créant deux vo- lumes de travail 26 et 27, les pistons jumelés étant reliés au moyen d'une tige de connexion 34 qui tourne autour du vi- lebrequin 23. Le logement 32 comporte en outre un injecteur ou une bougie 33, sur l'un de ses côtés, alors que sur son autre côté sont ménagés des orifices d'admission et d'échap- pement 30 et 31. On décrira maintenant le fonctionnement du moteur dans le cas d'un mode de réalisation pratique. Les Figures 7 et 8 décrivent un moteur diesel à deux temps ayant quatre cylindres et des pistons jumelés selon la présente invention. Le moteur comprend un carter 7 auquel sont fixés des carters de cylindre 8 qui tournent autour d'un axe E (dans le sens des aiguilles d'une montre à une vitesseW, voir Figure 1) et un vilebrequin 9 qui tourne autour d'un axe F (dans le sens des aiguilles d'une montre à une vitesse 2W). On peut obtenir la synchronisa- tion des vitesses des cylindres et du vilebrequin d'une manière connue au moyen d'engrenages ou d'une autre façon. Les cylindres 4 sont fixés aux carters 8 (les axes des cy- lindres extérieurs sont perpendiculaires à ceux des cylin- dres intérieurs). Le vilebrequin 9 comporte quatre excentriques 2 (la valeur de l'excentricité étant la même que la distance entre les axes E et F, les deux excentriques extérieurs 2 étant coaxiaux, alors que les deux excentriques intérieurs 3 sont sur le même axe, lequel est à 180 de celui des excen- triques extérieurs. A chacun des excentriques est coordon- né un piston jumelé 5, 1. Les pistons jumelés se déplacent dans le sens de la longueur à l'intérieur des cylindres 4 et tournent avec eux. Il y a quatre ouvertures 6 dans les cylindres par l'intermédiaire desquelles un échange de fluide se pro- duit. La pleine étanchéité -à l'exception de l'emplacement des ouvertures 6- est obtenue par les carters 7, assistés par une garniture 12. Le cycle de travail est le suivant: Chaque fois que le piston 5 se rapproche du point mort le plus élevé, l'ouverture 6 du cylindre est en corres- pondance avec l'orifice d'échappement 15. L'air de combus- tion traverse les deux orifices pour atteindre le tuyau d'échappement 16 et de là débouche dans l'atmosphère. Le moteur continue à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et l'ouverture 6 arrive à un endroit opposé à l'ori- fice d'admission 13, l'air comprimé provenant d'un compres- seur 10 par l'intermédiaire de l'admission 14 entre le cy- lindre 4. Le mouvement du moteur se poursuivant, le cylin- dre est rendu étanche et l'air qu'il renferme est compri- mé. Lorsque le piston arrive au point mort le plus haut (position du piston 1), le combustible est injecté par un injecteur 11 et le mélange est allumé alors que le mouve- ment se poursuit; la pression de l'air de combustion agit sur le piston, l'entraînant et provoquant par conséquent la rotation du vilebrequin 9 et du carter 8 du cylindre. A la fin du cycle de travail, le cylindre est de nouveau au droit de l'orifice d'échappement 15 et le processus se répète. De façon similaire, en changeant l'emplacement de l'ouverture et en modifiant la fourniture d'énergie, on peut utiliser le moteur comme moteur à combustion ex- térieure, comme moteur à gaz, moteur hydraulique, pompe ou compresseur de gaz. On comprendra que la présente description illus- tre les principes de fonctionnent qui pourraient être ap- pliqués à un moteur à quatre temps ou à un moteur diesel. REVENDICATIONS 1. Agencement rotatif pour le déplacement de pis- tons comprenant un cylindre rotatif (21), des pistons jume- lés (22) et un vilebrequin (23), dans lequel le cylindre tourne autour d'un axe B)à une certaine vitesse angulaire (W) alors que les pistons jumelés se déplacent suivant l'axe longitudinal (E) du cylindre tournant et sont animés d'un mouvement de rotation avec lui, tournent avec le vi- lebrequin alors que ce dernier est animé d'un mouvement de rotation autour d'un autre axe (C), caractérisé en ce que l'excentricité du vilebrequin est égale à la distance en- tre l'axe de rotation du cylindre et l'axe de rotation du vilebrequin, d'o il résulte que la vitesse angulaire du vilebrequin est exactement le double de la vitesse angu- laire du cylindre tournant. 2. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un compresseur. 3. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un moteur à combustion interne. 4. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un moteur à combustion extérieure. 5. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un moteur à gaz. 6. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un moteur hydraulique. 7. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'une pompe hydraulique. 8. Agencement selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend deux volumes de travail différents. 9. Agencement selon la revendication 1 et la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un moteur die- sel à deux temps comportant quatre cylindres et quatre pis- tons jumelés.