Brevet FR3103850A1 — publié le 20210604

Moteur rotatif à combustion interne d'axe moteur rectiligne sans liaison mécanique en rotation de type engrenages entre éléments fixes et éléments tournants. Moteur comprenant un rotor (26) sur lequel s'adaptent un dispositif d'entraînement satellitaire et deux excentriques (20) assemblés sur un arbre moteur (1). L'arbre moteur (1) est guidé par deux paliers (2) libres en rotation et arrêtés par butées axiales. Les paliers (2) se logent dans les culasses (16) d'extrémités. Le dispositif d'entraînement satellitaire est positionné au milieu du rotor (26) qui est logé dans la chemise (15) entre les culasses (16) d'extrémités. En fonctionnement le rotor (26) tourne sur lui-même et autour de l'arbre moteur (1) dans un rapport 3 avec un excentrement "e" constant. L'absence de liaison mécanique en rotation entre éléments fixes et éléments tournants simplifie les culasses d'extrémité et la structure du moteur. Moteur principalement destiné aux carburants gazeux de type mélange air et di-hydrogène. Figure pour l'abrégé : Fig 1. Moteur rotatif à combustion interne d'axe moteur rectiligne sans liaison mécanique en rotation de type engrenages entre éléments fixes et éléments tournants. Les moteurs rotatifs à combustion interne développés selon le principe du moteur WANKEL sont des moteurs avec une conduite du rotor réalisée par une liaison mécanique entre éléments fixes et éléments tournants, par exemple les liaisons décrites dans les brevets US53260135 et US3213714 et plus généralement le mouvement du rotor est conduit par engrenages entre rotor et culasse(s) d'extrémité(s). Ces liaisons mécaniques entre éléments fixes et éléments tournants sont souvent complexes dans leur réalisation car elles nécessitent généralement des engrenages rapportés et/ou des engrenages intérieurs de type borgnes, ces liaisons sont également complexes dans leur fonctionnement car elles nécessitent un ajustement permanent de la position du rotor sur les éléments fixes. Le brevet FR1870567 présente une solution de conduite du rotor par une platine de satellites entraînée par une couronne dentée intérieur et extérieur elle-même entraînée par un pignon fixé sur l'arbre moteur. Le brevet FR1870567 ne précise pas les conditions d'engrènement des pignons entre-eux ce qui peut provoquer des dysfonctionnements par usure ou par interférences. Le dispositif selon l'invention n'a aucune liaison mécanique en rotation entre les éléments fixes et les éléments mobiles et permet un assemblage monobloc de tout le mécanisme en rotation tel que représenté figure 4, toutes les roues dentées et pignons de ce dispositif sont de type roulement par contacts en développante de cercle de même module et leur dimensionnement tel qu'indiqué dans ce descriptif permet un fonctionnement sans interférence des contacts de type roulement sans glissement de manière à générer 3 rotation de l'arbre moteur pour une rotation du rotor. L'intégration d'un assemblage monobloc tel que représenté figure 4 dans le corps d'un moteur ou chemise (15) et la mise en place de culasses (16) d'extrémités est réalisée sans réglage du positionnement angulaire car une seule possibilité de position géométrique est réalisable au montage. Ce positionnement est conservé durant tout le fonctionnement et est indépendant de toute liaison mécanique en rotation avec les éléments fixes. Les figures annexées illustrent un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un dispositif selon l'invention avant l'assemblage des culasses (16). La figure 2 représente une vue en coupe d'un ensemble moteur suivant l'invention. La figure 3 représente une vue en perspective de la platine de satellites et sa couronne d'entraînement (11). La figure 4 représente l'assemblage monobloc des éléments tournants. La figure 5 représente la disposition des engrenages sections XX et YY figure1 assemblés sur la platine de satellites. La figure 6 représente la disposition de l'engrenage section ZZ figure1 entre le rotor (26) et le pignon mené (13) de la platine de satellites. La figure 7 représente une coupe dans l'axe lors du fonctionnement et ses différentes phases admission, compression, allumage, détente et échappement. La figure 8 représente une coupe du rotor (26) En référence à ces dessins et figures le dispositif représenté figure 2 est une coupe montrant un assemblage des éléments en rotation dans la chemise (15) tels qu'ils sont représentés figure 4, les paliers (2) sont des roulements type à billes et sont équipés de joints d'étanchéité statique et dynamique, ils se positionnent dans un logement (3) des culasses (16) d'extrémités et sur l'arbre moteur (1) cannelé. L'ensemble est positionné par les pions de centrage (18) et maintenu par les vis (17). Le dispositif est maintenu dans son environnement via les interfaces de fixation (4). L'assemblage des éléments en rotation tels que représentés figure 4 sont intégrés sur le rotor (26) qui est un tripode usiné aux dimensions ne présentant pas d'interférences avec le corps ou chemise (15) et dont les dimensions en longueur correspondent exactement à la longueur de la chemise (15), en fonctionnement un jeu très faible et un état de surface soigné permet une étanchéité entre les différentes chambres admission, compression, échappement, détente de la figure 7, étanchéité également assurée de façon identique par l'ensemble segment (29) et son ressort segment (30) de positionnement. Le rotor (26) comporte à chacune de ses extrémités un alésage (37) de logement de douilles à aiguilles (22) recevant les excentriques (20) et un engrenage intérieur (27) couplé avec le dispositif d'entraînement ci-après dénommé dispositif satellitaire. Les douilles à aiguilles (22) recevant les excentriques (20) sont positionnées dans l'axe et aux extrémités du rotor (26) entre les culasses (16) et l'engrenage rotor (27) d'une part et par le jonc d'arrêt (21) d'autre part. Les évidements (32) allègent la masse du rotor (26) et servent de chemin du graissage via les orifices (35) d'alimentation, via les canaux (34) de graissage du dispositif d'entraînement satellitaire et via les orifices (36) d'évacuation. Pour faciliter la réalisation des canaux (34) par perçage les obturateurs (28) assurent une étanchéité entre le circuit de graissage et les chambres admission, compression, échappement, détente de la figure 7. La chambre d'explosion (33) allège également le rotor (26) et permet d'ajuster un taux de compression compatible avec le mélange utilisé. Le dispositif satellitaire tel que représenté figure 3 est couplé à l'arbre moteur (1) cannelé via le pignon menant (23) cannelé, le positionnement et l'engrènement des pignons sont réalisés suivant les sections représentées figure 5. Le pignon menant (23) cannelé engrène sur un ensemble de pignons intermédiaires menant (8) de manière à entraîner la couronne menant (11) dans le même sens de rotation que l'arbre moteur (1). Les axes (9) de rotation des pignons intermédiaires menant (8) sur lesquels sont montées les douilles à aiguilles (10) sont sertis entre un flasque-ext (7) et un flasque-int (12). La couronne menant (11) entraîne les pignons intermédiaires menés (13). Les axes (14) sur lesquels sont montées les douilles à aiguilles (10) des pignons intermédiaires menés (13) sont sertis sur le flasque-ext (7) et arrêtés par le flasque-int (12). Les pignons intermédiaires menés (13) entraînent le pignon mené (24) qui est monté tournant libre sur le pignon menant (23) via la douille à aiguilles (25). Les pignons intermédiaires menant (8) menés (13) et la couronne menant (11) ont le même module, le mouvement relatif de rotation du pignon (24) par rapport au mouvement du pignon menant (23) couplé à l'arbre moteur (1) est inverse dans un rapport égal au rapport des diamètres primitifs desdits pignons. Le rapport des diamètres primitifs du pignon (24) et du pignon menant (23) tel que représenté figure 2 est de un. Le pignon (24) entraîné par le pignon menant (23) via les pignons intermédiaires menant (8), la couronne menant (11) et les pignons intermédiaires menés (13) entraîne le rotor (26) par un engrenage entre le pignon (24) et l'engrenage rotor (27) suivant la section ZZ de la figure 6 et cet entraînement est réciproque. Les deux excentriques (20) sont représentés figure 4 et possèdent des cannelures parfaitement alignées dans l'axe et en orientation par brochage pour être montés sur l'arbre moteur (1). L'excentrement a pour valeur "e" tel que défini figure 4. Le profil intérieur de la chemise (15) est déterminé numériquement en faisant tourner sur elles-mêmes 3 branches égales concordantes à 120° autour de leur point de concordance et autour de l'axe moteur (1) avec un rayon "e" autour de l'axe moteur (1) dans un rapport 3 entre la rotation de l'axe moteur (1) et la rotation des 3 branches sur elles-mêmes. Le profil numérique est déterminé par la position de l'extrémité des branches concordantes par rapport à l'axe de l'arbre moteur (1) et est fonction de la longueur des 3 branches égales. Le profil du rotor (26) est défini numériquement comme étant le profil de tangence permettant un jeu minimal de glissement entre le rotor (26) et la chemise (15). Une non-interférence des dents des différents engrenages détermine les choix des valeurs diamètres primitifs et modules pour obtenir en fonctionnement un rapport 3 entre la rotation de l'arbre moteur (1) et le rotor (26). Les engrenages et roues dentées du dispositif représenté figure 5 et figure 6 sont dimensionnés pour une transmission sans glissement de telle manière qu'une rotation du rotor (26) génère 3 rotations de l'arbre moteur (1) et réciproquement. La caractéristique du dispositif représenté figure 5 et figure 6 est un diamètre primitif du pignon menant (23) et du pignon mené (24) de même valeur égale à 4 fois la valeur de l'excentrement "e" et un diamètre primitif de l'engrenage rotor (27) d'une valeur égale à 6 fois la valeur de l'excentrement "e". Toutes les roues dentées et engrenages ont le même module. Le module des engrenages et roues dentées du dispositif représenté figure 5 et figure 6 a pour valeur un vingtième de l'excentrement "e". En fonctionnement de l'ensemble tel que représenté figure 7 avec un sens de rotation indiqué par fléchage, la phase de l'allumage se produit par étincelle de la bougie (19) lorsque le volume comprimé est minimum, c'est l'explosion et dans l'ordre de la rotation il y a la phase détente, la phase échappement, la phase admission et la phase compression, ces phases se produisent successivement 3 fois pour une rotation du rotor (26). L'explosion provoque une augmentation de la pression faisant tourner le rotor (26), le rotor (26) applique un couple de rotation résultant sur l'axe excentré des excentriques (20) qui transmettent ce couple à l'axe moteur (1). Pour un bon fonctionnement du moteur un circuit de graissage permet une lubrification des éléments en rotation. Le circuit de graissage arrive par les orifices (35) d'alimentation, au cours de la rotation les orifices (35) alimentent les évidements rotor (32) et la partie interne des segments (29) plus ressorts segments (30). Les chambres des phases admission, compression, allumage, détente et échappement ne sont jamais en contact avec le circuit de graissage. A partir des évidements rotor (32), les canalisations (34) débouchent sur les douilles à aiguilles (22), alimentent en lubrifiant la platine de satellites avant de s'évacuer pour recyclage via les évidements rotor (32) et l'orifice de sortie (36). Le moteur est principalement destiné à fonctionner avec des carburants gazeux de type mélange air et di-hydrogène. Moteur rotatif à combustion interne d'axe moteur rectiligne sans liaison mécanique en rotation de type engrenages entre éléments fixes et éléments tournants dont la liaison entre un rotor (26) et un arbre moteur (1) génère 3 rotations de l'arbre moteur (1) pour une rotation du rotor (26) sur lui-même, que des excentriques (20) d'excentrement "e" transmettent la puissance générée à un arbre moteur (1) cannelé caractérisé en ce qu'un pignon menant (23) d'axe cannelé est fixe sur l'arbre moteur (1), qu'un pignon mené (24) est monté libre en rotation sur le pignon menant (23), que le pignon menant (23) et le pignon mené (24) sont reliés par une platine de satellites de manière à obtenir un mouvement relatif de rotation du pignon mené (24) par rapport au mouvement du pignon menant (23) en sens inverse dans un rapport égal au rapport des diamètres primitifs desdits pignons, que le pignon mené (24) entraîne le rotor (26) par roulement sans glissement entre le pignon mené (24) et l'engrenage rotor (27) et réciproquement. Dispositif suivant revendication 1 caractérisé en ce que les diamètres primitifs du pignon mené (24) et du pignon menant (23) ont une valeur égale à 4 (quatre) fois la valeur de l'excentrement "e" et que la valeur du diamètre primitif de l'engrenage rotor (27) est égale à 6 (six) fois la valeur de l'excentrement "e". Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement satellitaire est une platine de satellites, que cette platine de satellites est un assemblage entre un flasque-ext (7) et un flasque-int (12) d'un ensemble de pignons intermédiaires menant (8) qui entraîne une couronne menant (11) dans le même sens de rotation que l'arbre moteur (1), les pignons intermédiaires menants (8) intérieurs sont liés par roulement sans glissement au pignon menant (23) et les pignons intermédiaires menés (8) extérieurs sont liés par roulement sans glissement à la couronne menant (11), que la couronne menant (11) est liée par roulement sans glissement aux pignons intermédiaires menés (13) à l'extérieur de la platine de satellites dont les axes (14) sont fixés au flasque-ext (7) et arrêtés par le flasque-int (12) de la platine de satellites, que les pignons intermédiaires menés (13) sont liés par roulement sans glissement au pignon mené (24). Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que le module des engrenages et roues dentées du dispositif a pour valeur un vingtième de l'excentrement "e". Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce qu'un circuit de graissage traverse le dispositif par un orifice (35) d'alimentation et un orifice de sortie (36) et lubrifie les douilles à aiguilles (22) des excentriques (20), la platine de satellites et la partie interne des segments (29)