Brevet FR2840357A1 — publié le 20031205

calculdes. La presente concerne ['invention d'un MOTEUR TANGENTIEL A EXPLOSIONS ET COMBUSTION INTERNE fonctionnant sans piston, ni bielle, ni vilebrequin, ni arbre a cames, ni soupape. Encore aujourd'hui, la generalite des moteurs a explosions en usage, vent des moteurs a pistons alternatifs a explosions et combustion interne, dont le principe mecanique a vu le jour il y a deja plus d'un siecle. Mais il est su que ce systeme a ['inconvenient majeur de ne delivrer dans les moteurs a quatre temps, qu'une phase moteur efficace de 12,5% seulement contre une phase de trane inefficace de 87,5% et dans les moteurs deux temps, une phase moteur efficace de 23,6 % contre une phase de trane inefficace et antagoniste de 76,3 %. D'ou un rendement des plus mediocre de ce systeme alternatif qui prend de l'age et qui devrait etre remplace par un systeme rotatif mecaniquement plus logique et ayant un regime de ralenti super lent, done finalement et certainement plus economique. De plus, ces moteurs a technique desuete vent lourds et encombrants et composes de beaucoup de pieces en mouvement soumises a des contraintes thermiques importantes par les frottements inutiles et parasites intenses qu'elles subissent. Afin de faire mieux tourner > ces dits moteurs, les constructeurs se vent trouves dans ['obligation de multiplier le nombre de cylindres pour pallier a ces temps morts parasites et antagonistes de chaque cycle. Or, malgre toutes sortes d'ameliorations, dont entre autre ['application de dispositifs annexes de meilleur remplissage des cylindres (turbocompresseurs) ces moteurs, meme tres sophistiques, vent tres loin d'avoir un fonctionnement souple et harmonieux. Selon ['invention, il a ete pense remplacer ce systeme a pistons alternatifs desuet, par un systeme rotatif exploitant directement, c'est a dire tangentiellement, la puissance des explosions. C'est precisement le but principal de cette invention, de tenter de remedier a tous les inconvenients du moteur a pistons alternatifs, qui ne fournit par cylindre au cycle a quatre temps, qu'un temps moteur par deux tours, alors que ce present moteur tout en ne materialisant qutun seul module, est capable de fournir plusieurs temps moteur par tour, d'ou un ralenti, possible, super lent. Ainsi, afin de pouvoir exploiter directement, c' est a dire d'une facontangentielle la puissance des explosions, la technique imaginee dans la conception de ce moteur, a ete de decaler sur une parallele a la ligne imaginaire joignant les centres de deux volants interdependants en rotation, les elements mecaniques indispensables a exploiter cette puissance d'explosion. Ces elements mecaniques etant, en reference aux dessins qui s'y rapportent, les supports de poussoirs, les ressorts de compression et les poussoirs. Ce moteur est compose, selon une premiere caracteristique: - de deux volants de dimensions identiques, le volant d' admission Va et le volant moteur Vm, parfaitement equilibres, parfaitement en ligne, interdependants en rotation par un systeme d'entranement sans glissement (1) qui les fait tourner synchronises et a vitesse absolument egale dans le sens inverse l'un de l'autre. Ces volants comportent le meme nombre de chambres (4), de supports de poussoirs (5), ressorts de compression (6), poussoirs creux (7) (7 B). Ces volants vent fixes dans un meme plan vertical par leur arbre respectif sur un support commun rigide et parfaitement indeformable, afin que la distance separant leur centre, reglee une fois pour toute, soit parfaitement invariable. Le volant d'admission ou Va qui comporte autant de lumieres (3) que de chambres (4), tourne libre par un moyeu sur son arbre creux qui comporte la lumiere d'admission (2). Le volant moteur ou Vm qui est solidaire de son arbre, comporte le systeme d'allumage et les orifices (8) pour bougies. Le systeme d'entranement (1) qui rend interdependants en rotation les deux volants en les faisant tourner en sens inverse, est cafe de telle facon qu'a chaque rotation, une tete de poussoir en forme de boule (7) d'un volant vient toujours s'imbriquerdans la meme tete en demi coquille (7b) correspondante du poussoir de l'autre volant. C'est d'ailleurs a ['instant de l'imbrication de ces deux fetes (7)(7B) que ['admission du flux detonnant venant du compresseur a lieu en succession, d'abord par la lumiere d'admission (2) dans la chambre d'admission par sa lumiere(3), puis dans la chambre moteur par les tiges creuses des poussoirs. Ensuite, des que la lumiere d'admission (2) et celle de la chambre (3) ne vent plus en correspondence et avant que les deux poussoirs (7)(7b) imbriques ne se desolidarisent, une etincelle jaillit, qui fait exploser le gaz detonnant, dont les chambres (4) vent remplies. L'enorme pression engendree qui surgit simultanement par les conduits des poussoirs (7)(7b) opposes, fait s'ecarter leur tete par la force repulsive opposee, justement creee. Les poussoirs etant solidaires des volants (Va)(Vm), se vent done ces derniers dont les axes vent immuables, qui vent chacun destinataires de cette force opposee, qui les fait tourner obligatoirement en sens inverse. Le meme phenomene se reproduit aux deux poussoirs suivants et ainsi de suite sans discontinuer. Dans la presente invention, il n'a pas ete omis de remedier aux effete netastes de la force centrifuge et dont malheureusement les poussoirs vent soumis, lors de la rotation des volants. C'est done pour annhiler cette force centrifuge perturbatrice, qutun systeme doit etre monte afin que les poussoirs s'imbriquent sous la seule poussee de leur ressort de compression respectif et queue que soit la vitesse de rotation des volants. Dans la forme de realisation selon la figure 2, le systeme annhilant cette force centrifuge, est le montage sur le cote et en correspondence de chaque poussoir, d'un etrier (15) muni de son basculeur (16) a contrepoids (12), dont la queue (1 1) vient appuyer en fourchette,sur une collerette (10) que comporte chaque poussoir. Les dessins annexes illustrent ['invention. La figure 1 represente une vue d'ensemble et une coupe partielle des elements constitutifs du moteur. La figure 2 represente une vue d'ensemble et une coupe partielle des elements constitutifs d'une realisation particuliere de ce moteur. La figure 3 represente une vue de profil des elements de la realisation particuliere selon la figure 2. La figure 4 represente une vue des basculeurs et leur principe de fonctionnement selon la realisation particuliere de la figure 2. La figure 5 represente une vue agrandie des ergots sur les supports de poussoirs selon la realisation particuliere de la figure 2. Dans la forme de real isati on selon les fiqu res 2 - 3 - 4 - 5 le moteur comporte deux volants, celui d'admission (Va) et celui moteur (Vm), un systeme d'entranement par deux engrenages (1) qui les rend solidaires en rotation en les faisant tourner en sens inverse l'un par rapport a l'autre, douze supports de poussoirs (5) et leur ergot (20), six poussoirs coulissants boule (7) et six demi coquille (7 B) avec collerette (10) et ressort de compression (6), douze etriers (15) et talon (21) basculeur (16) a contrepoids (1 2) axe (14), ressort (22). Le volant Vm solidaire de son arbre, comporte six chambres d'explosions (4), six supports de poussoirs (5) avec ergot (20), six ressorts de compression (6), six poussoirs (7), six etriers (15) et talon (21) basculeur (16) a contrepoids (12) axe (14), ressort (22) six orifices filetes (8) permettant la fixation de bougies d'allumage. II transmet le mouvement de rotation a exploiter.Son arbre comporte de part et d'autre des paliers assurant sa rotation. Le volant Va tourne libre par un moyeu sur son arbre creux (9) qui comporte la lumiere d'admission (2). Ce volant comporte six lumieres de chambres (3), six chambres d'explosions (4), six supports de poussoirs (5) et ergot (20), six ressorts de compression (6), six poussoirs creux (7 B) , six etriers (15) et talon (21) basculeur (16) a contrepoids (12), axe (14), ressort (22). A titre d'exemple non limitatif, les volants ayant un diametre de millimetres et les centres des deux arbres etant distants de 290 millimetres, I' axe des poussoirs est decale de 3 0 millim etres en deca de la ligne imaginaire joignant les centres des deux volants, sur une parallele a cette ligne imaginaire. La tete des poussoirs boules ont leur orifice evase au diametre de 20 mm pour un creux interieur de 12 mm.Les angles arrondis des bords de la demi coquille des fetes de poussoirs ont une inclinaison de 22 degree par rapport a leur axe. Ce moteur devrait etre enferme dans un solide carter etanche pour eviter les nuisances sonores dues aux explosions, avec une sortie d'echappement placee un peu plus haut que le fonds, afin de permettre la recuperation de l'huile de lubrification qui ne doit pas etre expulsee dans l'echappement. Le refroidissement du carter peut s'effectuer par air a ['aide d'ailettes dont il pourrait etre muni lors de son moulage en fonderie ou par circulation d'eau dans son epaisseur ou sa double paroi ou par circulation d'huile ou tout autre moyen adequate. Selon ['invention les frottements les plus importants etant ceux generes par l'imbrication des poussoirs deux a deux et leur course course lineaire, leur lubrification pourrait etre effectuee par exemple, soit par une addition minime de lubrifiant dans le carburant, soit par un brouillard sous pression de lubrifiant, dirige vers les poussoirs et les supports de poussoirs. Cette huile de lubrification serait facilement recuperee dans le fond du carter et reinjectee dans le systeme apres avoir traverse au prealable et eventuellement si besoin, un radiateur de refroidissement. Le ou les volants devraient comporter cote allumage, un couvercle etanche mettant a l'abri de la chaleur le faisceau de fils et les chapeaux de bougies. Les poussoirs devraient etre fabriques en matieres tres resistantes (acier traite, titane, ou extremites recouvertes de ceramique et en partie enrobes de metal antifriction). Les basculeurs et leur contrepoids pourraient etre fabriques en acier ou en fonte acieree, les axes en acier traite. Les volants peuvent etre fabriques en matiere legere (aluminium traite ou aciere) pour d'obtenir plus de nervosite du moteur ou en matiere plus lourde (acier ou fonte) pour obtenir plus de puissance. Selon ['invention, ce moteur peut fonctionner avec un meme nombre pair ou impair de chambres, supports de poussoirs, poussoirs, basculeurs..etc, generalement de 2 a 8 par volant. De plus, en modifiant en consequence les reglages admission et allumage, ce moteur peut fonctionner dans le sens inverse de rotation a celui indique par les fleches sur les figures 1 et 2. Mais dans le cas de la rotation indique par ces figures, I'imbrication des deux fetes de poussoirs, boule et demi coquille, a lieu sans choc, ce qui n'est pas du tout le cas dans l'autre sees. Aussi il est sans conteste, que le sens de rotation indique par les fleches offrira un fonctionnement plus harmonieux de ce moteur. Selon ['invention, ce moteur peut ne representer qu'un module et qu'il est possible de former des batteries de plusieurs modules agissant sur un meme arbre moteur, soit en decalant le cycle de chacun d'eux de quelques degree par rapport au precedent pour obtenir des groupes tournant comme des turbines, soit de ne pas decaler les cycles des modules en batterie, afin d'obtenir une resultante de force d'explosions multipliee. To utes com bi na isons et tous panachages etant possib l es au gre de chacun, pour satisfaire toutes necessites. Ce moteur, selon ['invention, est absolument compatible pour un fonctionnement aux carburants liquides et gazeux dont l'hydrogene. Selon ['invention, le cycle de ce moteur qui est tres court, se decompose en deux temps: 1- admission 2- explosion-echappement. Selon des modes particuliers non limitatifs de realisation: 20. Ies deux volants peuvent avoir differents profile deux a deux, (ronds, en rectangle, en triangle, en carre, en pentagone, en hexagone, en heptagone, en octogone) et deux a deux de differentes dimensions. chaque volant peut etre porteur indifferemment, soit des fetes en forme de boule (7), soit des fetes en forme de demi coquille (7 B). 25.les poussoirs peuvent comporter une collerette sur laquelle viendrait prendre appui, en fourchette, une queue de basculeur legerement bombee, ce basculeur oscillant sur l'axe de son etrier comportant un talon, lequel serait fixe sur le cote en correspondence de chaque poussoir. L'autre extremite du basculeur comportant un contrepoids de masse en rapport avec la masse du poussoir. Ia course limitee des poussoirs peut l'etre ou par un ergot fixe sur le porte poussoir et penetrant dans le logement de longueur adequate du poussoir et par un talon existent sur l'etrier du basculeur limitant ['oscillation du basculeur et du meme coup la course exterieure du poussoir, ou par une collerette ovale sur la partie avant du poussoir, arretee par un chapeau comportant aussi un orifice ovale, qui viendrait par vissage se bloquer sur le support de poussoir..etc... Ia rotation des poussoirs peut etre empechee, ou par ['ergot dont il est question ci-dessus, ou par la fourchette du basculeur enserrant de part et d'autre des meplats prevus sur chaque tige de poussoir, ou que la section des tiges de poussoirs, pour partie, en triangle, en carre, en hexagone, en heptagone, etc... coulissant dans ['orifice du support de poussoir ait la forme de section correspondante. Ies poussoirs et l'arbre d'admission sur leur partie cylindrique et ce dernier sur le pourtour de sa lumiere, peuvent comporter des elements d'etancheite (segmentsetc) Ies volants peuvent avoir differentes largeur deux a deux et comporter un certain, mais meme nombre, de chambres, de supports de poussoirs, ressorts de compression, poussoirs, dont les dimensions des tiges et des fetes seraient au gre de chaque constructeur pour satisfaire tous besoins en matiere de vitesse et de puissance. Ie systeme d'entranement des volants peut etre des engrenages ou des trains d'engrenages (ce qui dans ce cas faciliterait le reglage d'imbrication des volants independemment du diametre primitif de ces engrenages) pouvant etre d'epaisseur et de grandeur deux a deux differentes et aussi de dentures differentes. (droite, oblique, double chevrons..etc.) 15. Ia tete des poussoirs en forme de boule peuvent avoir leur orifice de sortie evase, les angles des poussoirs demi coquille arrondis et la demi coquille inclinee par rapport a son axe. chaque engrenage du systeme d'entranement peut etre integrant de son volant ou rapporte et maintenu au volant par un systeme de fixation approprie et permettant circulairement tout positionnement ou reglage eventuel. I'arbre du volant moteur peut etre usine avec le volant ou les deux troncons d'arbre montes et fixes sur le volant par tous moyens de fixation. 25. Ies supports de poussoirs peuvent etre montes a force sur les volants selon la technique du froid ou visses ou soudes, etc... I'etincelle aux bougies peut etre provoquee par differents systemes d'allumage, mecaniques ou electroniques ou en partie mecaniques et electroniques. 30. Ies etriers peuvent etre fixes sur les volants par soudage, par boulons, par goujons et ecrous, etc... Ies basculeurs peuvent comporter un systeme assurant le contact permanent de la fourchette sur la collerette, par exemple, un ressort de tension a ['avant (22) ou de compression a 1'arriere du basculeur, etc... Ie volant d'admission peut comporter un allumage complementaire si necessaire et dans ce cas aussi des orifices pour bougies. REVENDICATIONS 1- Moteur tangential a explosions et combustior: interne sans piston, ni bielle, ni vilebrequin ni arbre a cames, n, soupape, caracterise en ce quil comprend: - deux volants (Va et Vm) a savoir un volant d'admission (Va) et un volant moteur (Vm), un systeme d'entranement (l qui les rend solidaires en rotation en les faisant tourner en sens inverse J,un par rapport a l'autre, des chambres (43 et decales sur une parallele a la ligne imaginaire Joignaret les centres des deux volants, des supports de poussoirs (5) des ressorts de &smpression (6), des poussoirs coulissants a tete boule (7) ou a tete demi coquiile (78), un systeme agissant sur chaque poussoir limitar;t sa course lineaire, un systeme agissant sur chaque poussoir empechant sa rotation, un systeme agissant sur chaque poussoir annihilant ia force centrifuge a laquelle ii est soumis lors de la rotation du volant, un ou deux systemes d'allumage; le volant d'admission tournant libre par un moyeu sur son arbre creux (9) qui comporte une lumiere d'admission (2), ce volant comportant des lumieres de chambres (3), des chambres diexplosions (4), des supports de poussoirs (5), des ressorts de compression (6), des poussoirs eoulissants d'un meme type, a savoir, a tete boule (7) ou a tete demi coquilie (7B); ie voiant moteur qui est solidaire de son arbre comportant des chambres d'explosions (4), des supports de poussoirs (5), des ressorts de compression (6), des poussoirs coulissants (7 ou 7 B 3 de type oppose a celui des poussoirs du volant d'admission et des orifices filetes (8) pour la fixation de bougies d'allumage. 2 - Moteur selon la revendication 1 caracterise en ce qu'il comporte, en nombre pair ou impair par volant un nombre quelconque mais egal, de chambres (4) et lumieres (3), supports de poussoirs (5), ressorts de compression (6), poussoirs (7 ou 7B) evec systeme limitant leur course lineaire, avec systeme empechant leur rotation, avec systeme annihilant la force centrifuge dont il vent soumis. 3 - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 caracterise en ce que le systeme annihilant la force centrifuge de chaque poussoir est un basculeur (16) a contrepoids (12) avec rappei par ressort (22), oscillant par un axe (14) sur un etrier (15) a talon (21 4 - Mote u r sel on la revendications 3 ca racterise en ce que la course des poussoirs est limitee, soit par un ergot (20) fixe sur le porte poussoir et penetrant dans le logement de longueur adequate du poussoir, soit par un talon (21) existent sur l'etrier (15) limitant ['oscillation du basculeur et du meme coup la course du poussoir, soit par ur;e collerette ovale sur la partie avant du poussoir, arretee par un chapeau comportant aussi un orifice ovale, qui vient par vissage se bloquer sur le support de poussoir. - Mote u r selon ia revendicati on 4 caracterise en ce qu e la rotation des poussoirs est empechee par ['ergot (20) ou par la fourchette du basculeur (16) enserrant de part et d'autre, des meplats prevus sur chaque tige de poussoir ou par le fait que les tiges de poussoirs ont une languette dans un iogement, ou que leur section est pour partie en triangle, en carre, en hexagone..etc, avec coulissement dans un orifice du support de poussoir de section 1 0 correspondante. 6 - Moteur selon l'une quelconque des revendications precedentes caracterise en ce que les poussoirs (7) (7B) et l'arbre d'admission (9) sur leurs parties cylindriques, et l'arbre d'admission (9) sur le pourtour de sa lumiere (2) comportent des elements 1 5 d'etancheite. 7 - Moteur selon l'une quelconque des revendications precedentes caracterise en ce que les fetes des poussoirs en forme de boule (7) ont leurs orifices de sortie evases, les angles des poussoirs demi coquille (7B) etant arrondis et les demi coquilles inclinees par rapport aux axes des poussoirs. 8 - Moteur selon la revendication 1 caracterise en ce que les volants (Va) (Vm) peuvent avoir differents profile deux a deux, differentes dimensions deux a deux. 9 - Mote u r selon la revendicati on 1 caracterlse en ce que I'entranement des volants (1) a lieu par engrenages ou trains d'engrenanes, d'epaisseur et de grandeur variables deux a deux et aussi de dentures variables deux a deux. (droite, oblique, a double chevroris.. etc...). - Moteur selon la revendication 9 caracterise en ce que chaque roue du systeme dentranement a une epaisseur appropriee a la force a transmettre et est soit integrale avec son volant, soit rapportee et maintenue sur le volant par un systeme de fixation approprie permettant tout positionnement ou reglage circulaire eventuel. 1 1 - Moteur selon la revendication 1 caracterise en ce que ce moteur comporte, soit un seul module, soit des batteries de piusieurs modules agissant sur un meme arbre rnoteur, soit en decalant le cycle de chacun d'eux de quelques degree par rapport au precedent pour obtenir des groupes tournant comme des turbines, soit en ne decalant pas ies cycles des modules en batterie afin d'obtenir u n e resultante de force d' explosions mu ltipliee, soit de faire un panachage de modules decales et non decale. F 12 - Moteur selon lune quelconque des revendications 1- 9 caracterise en ce que l'arbre du volant moteur est usine avec le volant QU que les deux tronpons d'arbre vent montes et fixes sur le volant par tous moyens de fixation. , 3 - Moteur seloi1 I'une quelconque des revendications 1- 2- 3 caracterise en ce que les supports de poussoirs (5) vent montes a force sur les volants selon la technique du froid ou vent visses ou vent soudes. 14 - Moteur selon la revendication 1 caracterise en ce que I,etincelle aux bougies est provoquee par differents systemes dailumage, mecaniques ou electroniques ou en partie mecanique et electronique. - Moteur selon 17une quelconque des revendications 1-2-5 caracterise en ce que les etriers (15) vent fixes sur ies volants (Va Vm) par soudage, ou par boulons, ou par gouJons et ecrous. 16 - Moteur selon la revendication 1 caracterise en ce qu'il est destine a fonctionner avec des carburants liquides ou gazeux, en particulier lthydrogene. 17 - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1-2-6-9 15 caracterise en ce que le volant d'admission Va comporte egalement un dispositif d'ailumage et des orifices pour bougies. 18 - Moteur selon la revendication 1 caracterise en ce que ce