Brevet FR3011879A1 — publié le 20150417

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des moteurs aéronautiques à pistons, et plus précisément les moteurs aéronautiques à pistons en configuration à plat. ETAT DE L'ART Les moteurs à pistons en configuration à plat sont bien connus, et communément utilisés du fait de leur structure qui permet d'obtenir un encombrement avantageux pour certaines applications, notamment l'aéronautique. De tels moteurs comprennent de manière conventionnelle un vilebrequin monté tournant dans un carter, et deux ensembles de cylindres disposés de part et d'autre du vilebrequin, chacun des ensembles cylindres comprenant un ensemble de pistons qui coulissent ainsi dans les cylindres de part et d'autre du vilebrequin. Les différents cylindres sont fixés sur le carter via une embase, assurant ainsi la cohésion du moteur. Un tel montage impose cependant une augmentation de l'entraxe entre les différents cylindres, augmentant de ce fait l'encombrement du moteur, et nuisant à l'implantation du moteur dans des cellules d'avions. PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention vise ainsi à proposer un système ne présentant pas ces inconvénients. À cet effet, la présente invention propose un moteur à pistons en configuration à plat, comprenant - un vilebrequin monté tournant dans un carter, - un banc gauche de cylindres et un banc droit de cylindres disposés de part et d'autre du vilebrequin et comprenant chacun une pluralité de cylindres, ledit vilebrequin définissant un axe longitudinal X-X correspondant à son axe de rotation, et un axe transversal Y-Y perpendiculaire à son axe longitudinal X-X, l'axe longitudinal X-X et l'axe transversal Y-Y définissant un plan transversal P, chaque cylindre des bancs gauche et droit étant disposés respectivement selon un axe transversal gauche Yg-Yg et un axe transversal droit Yd-Yd parallèles au plan transversal P, chacun des cylindres étant équipé d'un piston lié au vilebrequin de manière à faire des mouvements de va et vient avec la rotation du vilebrequin ; le moteur étant caractérisé en ce que les bancs gauche et droit de cylindres sont disposés de manière décalée selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd et/ou inclinés selon l'axe X-X, l'axe transversal gauche Yg-Yg et l'axe transversal droit Yd-Yd formant respectivement un angle eg et ed par rapport à l'axe X-X. Selon un mode de réalisation particulier, chacun desdits bancs gauche et droit de cylindres sont reliés de manière indépendante au carter par des moyens de fixation. Lesdits moyens de fixation comprennent alors typiquement des goujons disposés de manière à assurer un serrage de chacun des bancs de cylindres sur le carter, chaque goujon contribuant au serrage d'un unique banc de cylindres sur le carter. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de fixation comprennent des moyens de serrage indépendants, de sorte que le serrage de chacun des bancs de cylindres sur le carter soit indépendant. Selon un mode de réalisation particulier, - l'axe transversal gauche Yg-Yg forme un premier angle de rotation rotation eg avec l'axe transversal Y-Y selon l'axe X-X, et - l'axe transversal droit Yd-Yd forme un second angle de rotation ed avec l'axe transversal Y-Y selon l'axe X-X, lesdits angles de rotation eg et ed étant distincts. Lesdits angles de rotation eg et ed sont alors typiquement tels que eg = ed ; la configuration est alors symétrique par rapport à un plan défini par les axes X-X et Z-Z. Selon un mode de réalisation particulier, les bancs gauche et droit de cylindres sont disposés de manière décalée selon le troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd, et inclinée selon l'axe X-X, les cylindres passant les axes Yd-Yd et Yg-Yg, formant respectivement un angle ed et eg avec l'axe Y-Y, de sorte que lesdits angles de rotation eg et ed sont tels que eg = ed. L'invention concerne également une turbomachine comprenant un moteur à pistons en configuration à plat tel que défini précédemment. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 présente un exemple de moteur à pistons en configuration à plat selon un aspect de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 présente un exemple de moteur 1 à pistons en configuration à plat selon un aspect de l'invention. Le moteur 1 tel que présenté comprend - un vilebrequin 2 monté tournant dans un carter 3, - un banc gauche de cylindres 4 et un banc droit de cylindres 5 disposés de part et d'autre du vilebrequin 2 et comprenant chacun une pluralité de cylindres, chacun des cylindres étant équipé d'un piston 6 lié au vilebrequin 2 de manière à faire des mouvements de va et vient avec la rotation du vilebrequin 2. Le vilebrequin 2 définit un axe longitudinal X-X, qui correspond à son axe de rotation. On définit ensuite un axe transversal Y-Y, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, l'axe transversal Y-Y et l'axe longitudinal X-X définissant un plan transversal P. Chacun des cylindres des bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres sont 15 disposés respectivement selon un axe transversal gauche Yg-Yg et un axe transversal droit Yd-Yd parallèles au plan transversal P. Les cylindres du banc gauche de cylindres 4 et du banc droit de cylindres 5 sont donc alignés respectivement selon l'axe transversal gauche Yg-Yg et l'axe transversal droit Yd-Yd. 20 Les bancs de cylindres gauche 4 et droit 5 sont assemblés au carter 3 par des moyens de fixation assurant ainsi la cohésion du moteur 1. Dans le mode de réalisation représenté, les bancs gauche 4 et droit 5 de 25 cylindres sont disposés de manière décalée selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire au plan P, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd. L'axe transversal gauche Yg-Yg et l'axe transversal droit Yd-Yd sont ainsi décalés l'un par rapport à l'autre selon ce troisième axe Z-Z. 30 Les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres sont ici assemblés au carter 3 par des goujons 7 traversant chacun un unique banc de cylindres et se logeant dans le carter 3. Les axes transversaux gauche Yg-Yg et droit Yd-Yd étant décalés l'un par rapport à l'autre selon le troisième axe Z-Z, les goujons 7 assemblant les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres sont également décalés l'un par rapport à l'autre selon le troisième axe Z-Z et sont donc fixés à des emplacements distincts du carter 3. Dans le mode de réalisation représenté, les bancs de cylindres gauche et droit 4 et 5 comprennent des culasses, assurant l'obturation des extrémités des cylindres opposées au vilebrequin 2. Seule la culasse 42 du banc de cylindres gauche 4 est identifiée sur la figure 1, la culasse du banc de cylindres droit 5 ne ressortant pas dans le plan de coupe de cette figure. Les moyens de fixation, ici les goujons 7 traversent donc chacun un banc de cylindres, la culasse associée et viennent se loger dans le carter 3, assemblant ainsi un ensemble comprenant le vilebrequin 2, le carter 3, les cylindres du banc de cylindres et le cas échéant la ou les culasses associées. Dans le cas où les bancs de pistons 4 et 5 sont décalés par rapport à l'axe Z-Z, le choix de la valeur de décalage des bancs de pistons est avantageusement définie de manière à optimiser le rendement du moteur en réduisant les pertes par frottements à l'interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs, en particulier en réduisant les frottements à cette interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs lors de la détente. Selon un autre mode de réalisation, les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres ne sont pas décalés selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire au plan P, mais inclinés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe X-X. On définit ainsi un premier angle de rotation eg entre l'axe transversal Y-Y et l'axe transversal gauche Yg-Yg, et un second angle de rotation ed entre l'axe transversal Y-Y et l'axe transversal droit Yd-Yd. Ces angles de rotation eg et ed peuvent être distincts ; l'un peut être nul et l'autre non-nul, ou ils peuvent être tels que eg-6d ; la configuration est alors symétrique par rapport à un plan défini par les axes X-X et Z-Z. Les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres peuvent également être disposés de manière décalée et inclinée l'un par rapport à l'autre, respectivement selon le troisième axe Z-Z et autour de l'axe X-X. Les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres peuvent également être disposés de manière décalée selon le troisième axe Z-Z, et de sorte que leurs axes transversaux gauche Yg-Yg et droit Yd-Yd soient chacun inclinés par rapport à l'axe transversal Y-Y selon une inclinaison identique. On a alors les angles de rotation eg et ed égaux, c'est-à-dire tels que eg=ed. Dans le cas où les bancs de pistons 4 et 5 sont inclinés par rotation autour du l'axe X-X, l'inclinaison des bancs de pistons est avantageusement définie de manière à optimiser le rendement du moteur en réduisant les pertes par frottements à l'interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs, en particulier en réduisant les frottements à cette interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs lors de la détente. La structure proposée permet de réduire l'encombrement du moteur selon l'axe X-X, améliorant de ce fait l'implantation du moteur. Elle permet également d'avoir une structure d'assemblage plus flexible du fait de l'assemblage indépendant des bancs de cylindres sur le carter. Cette structure permet de plus de fixer et de serrer les bancs de cylindres de manière indépendante, facilitant ainsi les opérations de maintenance en permettant de les désassembler individuellement. REVENDICATIONS1. Moteur (1) à pistons en configuration à plat, comprenant - un vilebrequin (2) monté tournant dans un carter (3), - un banc gauche de cylindres (4) et un banc droit de cylindres (5) disposés de part et d'autre du vilebrequin (2) et comprenant chacun une pluralité de cylindres, ledit vilebrequin (2) définissant un axe longitudinal X-X correspondant à son axe de rotation, et un axe transversal Y-Y perpendiculaire à son axe longitudinal X-X, l'axe longitudinal X-X et l'axe transversal Y-Y définissant un plan transversal P, chaque cylindre des bancs gauche (4) et droit (5) de cylindres étant disposés respectivement selon un axe transversal gauche Yg-Yg et un axe transversal droit Yd-Yd parallèles au plan transversal P, chacun des cylindres étant équipé d'un piston (6) lié au vilebrequin (2) de manière à faire des mouvements de va et vient avec la rotation du vilebrequin (2) ; le moteur (1) étant caractérisé en ce que les bancs gauche (4) et droit (5) de cylindres sont disposés de manière décalée selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd, et/ou inclinée selon l'axe X-X, les cylindres passant les axes Yd-Yd et Yg-Yg, formant respectivement un angle 0d et 0g avec l'axe Y-Y. 2. Moteur (1) à pistons en configuration à plat selon la revendication 1, dans lequel chacun desdits bancs gauche (4) et droit (5) de cylindres sont reliés de manière indépendante au carter (3) par des moyens de fixation. 3. Moteur (1) à pistons en configuration à plat selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de fixation comprennent des goujons (7) disposés de manière à assurer un serrage de chacun des bancs de cylindres (4, 5) sur lecarter (3), chaque goujon (7) participant au serrage d'un unique banc de cylindres (4 ou 5) sur le carter (3). 4. Moteur (1) à pistons en configuration à plat selon l'une des revendications 2 5 ou 3, dans lequel les moyens de fixation comprennent des moyens de serrage indépendants, de sorte que le serrage de chacun des bancs de cylindres (4 et 5) sur le carter (3) soit indépendant. 5. Moteur (1) à pistons en configuration à plat selon l'une des revendications 2 10 à 4, dans lequel - l'axe transversal gauche Yg-Yg forme un premier angle de rotation rotation 0g avec l'axe transversal Y-Y, et - l'axe transversal droit Yd-Yd forme un second angle de rotation 0d avec l'axe transversal Y-Y, 15 lesdits angles de rotation 0g et 0d étant distincts. 6. Moteur (1) à pistons en configuration à plat selon la revendication 5, dans laquelle lesdits angles de rotation 0g et 0d sont tels que 0g = -Od. 20 7. Moteur (1) à pistons en configuration à plat selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle les bancs gauche (4) et droit (5) de cylindres sont disposés de manière décalée selon le troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd, et inclinée selon l'axe X-X, les cylindres passant les axes Yd-Yd et Yg- 25 Yg, formant respectivement un angle 0d et 0g avec l'axe Y-Y, de sorte que lesdits angles de rotation 0g et Od sont tels que 0g = Od. 8. Turbomachine comprenant un moteur à pistons en configuration à plat selon l'une des revendications 1 à 7. 30