Brevet FR2671583A1 — publié le 19920717

La présente invention concerne un moteur à explosion du type à barillet. On connaît déjà des moteurs à explosion du type à barillet, et on peut citer, à titre d'exemple, les documents de brevet FR-A-2 232 951, FR-A-2 538 853, et FR-A-2 608 212. Ces documents décrivent des moteurs à explosion qui comportent un barillet cylindrique percé d'un nombre pair de trous aux axes parallèles à l'axe du barillet et équidistants angulairement, lesdits trous formant les cylindres de moteurs à explosion. Ces cylindres reçoivent des pistons reliés, au moyen de bielles à une roue d'entraînement accomplissant, pendant le fonctionnement du moteur, un mouvement de nutation autour de l'axe du barillet. La présente invention concerne un moteur de ce type qui présente une structure particulière, qui fait que le barillet et la roue d'entraînement sont montés rotatifs autour de l'axe principal du barillet, et non de manière fixe, ce qui entraîne une amélioration substantielle du rendement énergétique du moteur. Un moteur selon l'invention est caractérisé en ce que les trous du barillet forment respectivement des cylindres-moteurs deux à deux diamètralement opposés et des cylindres d'admission également deux à deux diamètralement opposés, le barillet étant percé d'un trou axial recevant un système de transfert permettant, de manière synchronisée avec la rotation du moteur, l'admission d'un mélange air-essence dans les cylindres d'admission et le transfert, dans les cylindres-moteurs, des gaz admis dans les cylindres d'admission, les- cylindres étant coiffés d'une culasse qui ménage des chambres au-dessus des cylindres, ladite culasse étant prévue pour recevoir des bougies qui débouchent dans les chambres de combustion des cylindres-moteurs, ladite roue étant montée sur un tourillon prévu pour qu'elle puisse tourner selon un axe dans un plan radial du barillet et incliné par rapport à l'axe principal du barillet, ledit tourillon étant monté à l'extrémité d'un arbre dont l'axe est confondu avec celui du barillet, ledit arbre étant solidaire du châssis sur lequel est monté le moteur, ladite roue étant pourvue d'un pignon conique coaxial au tourillon et dont les dents s'engrènent avec un autre pignon coaxial au bloc moteur et solidaire avec lui, le barillet étant prévu pour tourner autour de son axe principal et comportant des moyens d'entraînement pour transmettre son mouvement de rotation. Le fait que le barillet tourne selon son axe présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer le fait qu'il ne nécessite pas de volant d'inertie puisque c'est le barillet qui joue ce rôle. Par ailleurs, l'alimentation des cylindres-moteurs n'est pas effectuée par un système à soupape tel que celui qui est présent dans les moteurs classiques, mais par des cylindres d'admission-compression et un système de transfert, ce qui présente l'avantage de la simplicité de réalisation et un faible coût de construction. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque cylindremoteur comprend, dans sa partie inférieure, une lumière d'échappement qui est complètement découverte par le piston correspondant lorsqu'il est au point mort- bas et dont l'axe principal est dirigé vers l'extérieur de manière tangentielle au cylindre, les gaz en s'échappant créant un effet de réaction dont le résultat est de contribuer au mouvement d'entraînement du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de transfert est constitué d'un tube solidaire du châssis sur lequel est monté le moteur et dans lequel est monté une cloison interne, l'extrémité externe dudit tube étant pourvue d'un carburateur pour effectuer un mélange air-essence destiné au moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les biellettes sont montées sur des rotules. Selon une autre caractéristique de l'invention, un moteur comporte un système de lubrification comprenant un tuyau relié, par une de ses extrémités à des canaux de lubrification respectivement prévus dans le tourillon, la roue et le manchon, l'autre extrémité libre ayant son axe dans la partie inférieure du carter sous le barillet et dirigé tangentiellement de manière que l'huile contenue dans le carter soit amenée sous pression dans lesdits canaux de lubrification sous l'effet de la force d'entraînement engendrée par la rotation du moteur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe d'un moteur selon l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe d'un moteur selon l'invention, le plan de coupe étant orthogonal au plan de coupe de la Fig. 1, et les Figs. 3a et 3b étant des coupes transversales selon le plan de coupe III/III de la Fig. 1, ces coupes étant effectuées à deux moments différents et le barillet ayant alors tourné d'un quart de tour entre les deux Figs 3a et 3b. Le moteur montré en coupe à la Fig. 1 comprend un barillet cylindrique 1 percé d'un nombre pair de trous cylindriques 2 aux axes parallèles à son axe principal et formant des cylindres C1 à C4. Ces cylindres sont avantageusement quatre, deux moteurs C2 et C4 dans le plan de la Fig. 1, deux autres C1 et C3 dans un plan normal à celui de la Fig. 1 et dans le plan de la Fig. 2 servant à l'alimentation des cylindres moteurs C2 et C4. Le barillet 1 est pourvu, sur sa surface extérieure, d'ailettes de refroidissement 3. Le barillet 1 est percé axialement d'un trou cylindrique qui est prévu pour recevoir un tube d'alimentation 4 qui est solidaire du châssis (schématisé par des hachures 5) sur lequel repose le moteur de l'invention. A son extrémité externe, le tube d'alimentation 4 reçoit un carburateur (non représenté) qui prépare le mélange air-essence pour chaque cylindre-moteur C2 et C4. Sous le barillet 1, est fixé, par des moyens appropriés (non représentés) un carter 6 qui présente également, sur sa surface extérieure, des ailettes de refroidissement 7. Dans le fond de ce carter 6, sensiblement au centre de celui-ci, est monté un arbre 8 dont l'axe se superpose à l'axe principal du barillet 1. L'extrémité externe de l'arbre 8 est solidaire du châssis 5 de la machine recevant le moteur. A son autre extrémité, est monté un tourillon 9 dont l'axe se trouve dans un plan radial.de l'arbre 8 mais forme, avec l'axe de celui-ci, un angle a ouvert sur le carter 6. A l'extrémité supérieure du tourillon 9, est prévu un manchon 10 dont l'axe est confondu avec l'axe principal du barillet 1. On notera que le carter 6 contient une certaine quantité d'huile 11 qui monte le long des parois latérales du carter 6. Cette huile 11 assure, comme on le verra par la suite, la lubrification des différents éléments du moteur. Le fond du carter 6 reçoit sur sa face externe une poulie 12 ou tout autre moyen d'entraînement équivalent permettant la transmission du mouvement de rotation du barillet 1. Dans chaque cylindre C1 à C4, peut coulisser un piston 13 alternativement entre une position de point mort haut et une position de point.mort bas. Des bielles 14 sont montées, au moyen de rotules 15 à une de leurs extrémités, sur les fonds des pistons 13. L'autre extrémité de chaque bielle 14 est montée, par une autre rotule 16, sur une roue 17 qui est prévue pour tourner sur le tourillon 9 et effectuer un mouvement de rotation par rapport à l'axe du tourillon. On remarquera que l'inclinaison a du tourillon 9 par rapport à l'axe de l'arbre 8 et donc par rapport à l'axe du barillet 1 détermine la course des pistons 13. En son centre, la roue 17 est solidaire d'un pignon conique 18 coaxial au tourillon 9 et dont les dents s'engrènent avec les dents d'un pignon conique 19 coaxial au bloc moteur et solidaire avec lui. Cet engrenage permet au bloc moteur de faire tourner la roue à la même vitesse et dans le même sens que lui. Le barillet 1 est coiffé par une culasse 20 dans laquelle sont prévues, d'une part, coincidant avec les cylindres-moteurs C2 et C4, des chambres de combustion 21 et, d'autre part, colncidant avec les cylindres d'admission C1 et C3 des chambres 22 (Fig. 2). Des trous filetés 23 traversent la culasse 20 et donnent sur les chambres de combustion 21. Les trous 23 sont prévus pour recevoir des bougies servant à l'allumage du mélange air-essence en vue de son explosion. Le tube d'alimentation 4 traverse la culasse 20 sur lequel elle est montée de manière tournante. Les deux cylindres-moteurs C2 et C4 sont pourvus de lumières d'échappement 24 qui se trouvent au-dessus du piston 13 correspondant lorsque celui-ci est au point mort bas. Chaque lumière d'échappement 24 a son axe principal qui part tangentiellement à un cercle passant par elle et dont l'axe est sur l'axe du barillet 1. A la Fig. ?, on a représenté une coupe partielle selon un plan orthogonal à celui de la Fig. 1 et qui montre les cylindres d'admission C1 et C3. On voit en particulier que chaque cylindre d'admission présente un canal 25 en dessous du plan joint de la culasse 20 sur le barillet 1, en communication, à une extrémité, avec la chambre 22 correspondante et, à l'autre extrémité, avec le trou dans lequel est monté le tube 4 et formant une lumière 26. Le tube 4 est pourvu d'une cloison 27 qui, d'une part, ménage un transfert 28 qui fait communiquer successivement entre elles les chambres 22 des cylindres C1 et C3 et les chambres 21 des cylindres-moteur C2 et C4 et, d'autre part, un passage 29 entre l'entrée du tube 4 où se trouve le carburateur et l'autre lumière 26. On remarquera que le transfert 28 est vrillé selon l'axe principal du barillet 1. A la Fig. 3a, du fait que le barillet 1 tourne dans le sens montré par la flèche A, le piston P1 d'un des cylindres d'admission Cl est en train de descendre dans son cylindre C1 alors que le piston P3 monte dans son cylindre C3. Le piston P1 crée une dépression telle que le mélange air-essence du carburateur est admis dans le cylindre d'admission C1. Le piston P3 prépare le transfert du mélange qu'il vient d'admettre dans le cylindre-moteur C4. Le piston P4 du cylindre-moteur C4 va atteindre son point mort bas et libère, par son échappement 24, les gaz issus de la combustion du mélange air-essence. Le piston P2 du cylindre-moteur C2 remonte et est en train de compresser le mélange qu'il vient d'admettre. Après un quart de tour du barillet 1, Fig. 3b, le cylindre d'admission C1 est toujours en admission, le cylindre-moteur C2 vient de passer le point mort haut et l'explosion a eu lieu. Le piston P2 exerce alors une force sur la roue 17, laquelle force est transmise, via la roue 17, au barillet 1. Le piston P3 est en train de monter dans son cylindre d'admission C3 et est en communication avec le cylindre P4 via le transfert 28. On remarquera l'angle que forme les deux lumières à chaque extrémité du transfert 28. I1 y a transfert, dans C4, du mélange air-essence précédemment admis par C3. Après de nouveau un quart de tour, on se retrouve dans une situation symétrique de celle de la Fig. 3a dans laquelle les pistons P1 et P2 ont respectivement la place des pistons P3 et P4, et réciproquement. Ainsi, le piston P1 vient de quitter le point mort bas et va transférer dans le cylindre P2. Le piston P4 est dans la phase de compression du mélange précédemment transféré, le piston P3 dans la phase d'admission et le piston P2 dans la phase d'échappement. On remarquera que le moteur est un moteur du type à deux temps, c'est-à-dire admission-compression à la montée de chaque piston P2 ou P4 et explosion-échappement à la descente de chaque piston. On remarquera également que l'admission se faisant dans la partie haute du cylindre et l'échappement dans le bas du cylindre, il y a un minimum de fuite du mélange air-essence par la lumière d'échappement. En effectuant, sous l'effet des explosions, leur mouvement de bas en haut, les pistons P2 et P4 des cylindres-moteurs C2 et C4 entrat- nent la roue 17 dans un mouvement de rotation autour de l'axe du tourillon 9. Ce mouvement de rotation a lieu car les dents du pignon 18 s' engrènent avec le pignon conique 19 si bien que la roue 17 tourne à la même vitesse que le barillet 1, les pieds des bielles 14 restant dans l'axe de leurs cylindres respectifs. Le barillet 1 tourne selon l'axe principal du moteur. Le mouvement est pris sur la poulie 12, par exemple, au moyen d'une courroie. Les pistons 15 ayant en même temps un mouvement rotatif et un mouvement de bas en haut, décrivent dans l'espace, une ellipse. Ils conservent donc en grande partie leur énergie cinétique au point mort haut et au point mort bas dans les cylindres. Toutes les pièces de ce moteur étant en rotation, ce moteur peut être parfaitement équilibré à tous les régimes, et il peut ainsi admettre des vitesses de rotation élevées. La lubrification est assurée par un système de lubrification qui comporte un tuyau 30 relié, par une de ses extrémités à des canaux 31 de lubrification respectivement prévus dans le tourillon 9, la roue 17 et le manchon 10. L'autre extrémité du tuyau 30 a son axe principal qui se trouve dans la partie inférieure du carter 6 et est dirigé tangentiellement de manière que l'huile 11 contenue dans le carter 6 soit amenée sous pression dans les canaux 31 de lubrification sous l'effet de la force d'entraînement engendrée par la rotation du barillet 1. On remarquera que la roue 19 comporte une gorge 32 qui forme un canal annulaire. REVENDICATIONS 1) Moteur à explosion du type qui comprend un barillet cylindrique muni d'ailettes de refroidissement et percé d'un nombre pair de trous aux axes parallèles à l'axe du barillet et équidistants angulairement, les trous formant des cylindres qui reçoivent des pistons reliés par des biellettes à une roue d'entraînement prévue pour avoir un mouvement de rotation, caractérisé en ce que lesdits trous (2) du barillet (1) forment respectivement des cylindres-moteurs (C2 et C4) deux à deux diamètralement opposés et des cylindres d'admission (C1 et C3) également deux à deux diamètralement opposés, le barillet (1) étant percé d'un trou axial recevant un système de transfert (4) permettant, de manière synchronisée avec la rotation du moteur, l'admission d'un mélange air-essence dans les cylindres d'admission (C1 et C3) et le transfert, dans les cylindres-moteurs (C2 et C4), des gaz admis dans les cylindres d'admission (C1 et C3), les cylindres (C1 à C4) étant coiffés d'une culasse (20) qui ménage des chambres (21 et 22) au-dessus des cylindres, ladite culasse (20) étant prévue pour recevoir des bougies qui débouchent dans les chambres de combustion (21) des cylindres-moteurs (C2 et C4), ladite roue (17) étant montée sur un tourillon (9) prévu pour qu'elle puisse tourner selon un axe dans un plan radial du barillet (1) et incliné d'un angle a par rapport -à l'axe principal du barillet 1, ledit tourillon (9) étant monté à l'extrémité d'un arbre (8) dont l'axe est confondu avec celui du barillet (1), ledit arbre (8) étant solidaire du châssis (5) sur lequel est monté le moteur, ladite roue (17) étant solidaire d'un pignon conique (18) coaxial au tourillon (9) et dont les dents s'engrènent avec les dents d'un pignon coniqe coaxial à l'axe du bloc moteur et solidaire avec lui, le barillet (1) étant prévu pour tourner autour de son axe principal et comportant des moyens d'entraînement (12) pour transmettre son mouvement de rotation. 2) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cylindre-moteur (C2 et C4) comprend, dans sa partie inférieure, une lumière d'échappement (24) qui est complètement découverte par le piston (P2 ou P4) correspondant lorsqu'il est au point mort bas et dont l'axe principal est dirigé vers l'extérieur de manière tangentielle au cylindre (C2 ou C4), les gaz en s'échappant créant un effet de réaction dont le résultat est de contribuer au mouvement d'entraînement du barillet (1). 3) Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de transfert (4) est constitué d'un tube (4) solidaire du châssis (5) sur lequel est monté le moteur et dans lequel est monté une cloison interne (27), l'extrémité externe dudit tube (4) étant pourvue d'un carburateur pour effectuer un mélange air-essence destiné au moteur. 4) Moteur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les biellettes (14) sont montées sur des rotules (15 et 16). 5) Moteur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de lubrification comprenant un tuyau (30) relié, par une de ses extrémités à des canaux de lubrification (31) respectivement prévus dans le tourillon (9), la roue (17) et le manchon (10), l'autre extrémité libre ayant son axe qui se trouve dans la partie inférieure du carter (6) sous le barillet (1) et est dirigé tangentiellement de manière que l'huile (11) contenue dans le carter (6) soit amenée sous pression dans lesdits canaux de lubrification (31) sous l'effet de la force d'entraînement engendrée par la rotation du moteur.