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REVENDICATIONS
1. Machine rotative à pistons, comprenant au moins deux paires de pistons, les pistons de chaque paire coopérant chacun avec une came annulaire coaxiale avec un arbre moteur, pour transformer le mouvement alternatif de ces pistons en un mouvement de rotation continu de l'arbre, et inversement, à raison d'un tour d'arbre pour deux courses doubles des pistons, caractérisée en ce que les deux pistons de chaque paire sont coaxiaux et solidaires l'un de l'autre, en ce que les paires de pistons sont mécaniquement indépendantes les unes des autres, et en ce que les axes des paires de pistons sont répartis sur un cercle concentrique avec l'axe de l'arbre moteur.
2. Machine selon la revendication I, caractérisée en ce que le diamètre moyen des cames est pratiquement égal au double de la course des pistons.
3. Machine selon la revendication I, caractérisée en ce que les axes des paires de pistons sont à 90" I'un de l'autre par rapport à l'axe de l'arbre moteur.
4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profil de chaque came est la courbe-enveloppe du galet par l'intermédiaire duquel chaque piston coopère avec la came respective lorsque l'axe du galet effectue un mouvement harmonique.
On connaît déjà des machines rotatives à pistons comprenant au moins deux paires de pistons et dans lesquelles les pistons de chaque paire coopèrent chacun avec une came annulaire coaxiale avec un arbre moteur, pour transformer le mouvement alternatif de ces pistons en un mouvement de rotation continu de l'arbre, et inversement, à raison d'un tour d'arbre pour deux courses doubles des pistons (voir brevet français N" 70.03998).
La présente invention a pour objet une machine de ce type, mais qui se distingue des machines connues en ce que les deux pistons de chaque paire sont coaxiaux et solidaires l'un de l'autre, en ce que les paires de pistons sont mécaniquement indépendantes les unes des autres et en ce que les axes des paires de pistons sont répartis sur un cercle concentrique avec l'axe de l'arbre moteur.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de la machine objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe axiale selon 1-1 de la fig. 3.
La fig. 2 est une vue latérale de la double came de la machine selon la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale selon 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est un diagramme expliquant comment se détermine la forme des deux cames selon la fig. 2.
La fig. 5 est un diagramme chronologique du fonctionnement de la machine selon les fig. 1, 2 et 3, dans le cas où celle-ci constitue un moteur à quatre temps.
La fig. 6 est un diagramme chronologique correspondant à la fig. 5 et indiquant le fonctionnement des soupapes d'admission et des soupapes d'échappement des quatre cylindres de ce moteur.
La machine rotative à pistons représentée constitue, dans cet exemple, un moteur à explosion à quatre temps, à quatre cylindres. On voit en 10 le bâti de la machine dans lequel sont alésés quatre cylindres Il, 12, 13, 14 dans lesquels glissent respectivement des pistons I, II, III et IV. Les pistons I et II sont solidaires l'un de l'autre grâce à une partie intermédiaire 15 et, de même, les pistons III et IV sont solidaires grâce à une partie intermédiaire similaire 15a. Les pistons I et II font une paire de pistons coaxiaux et les pistons III et IV une autre paire de pistons coaxiaux.
Les axes 16, 17 de ces paires de pistons sont disposés sur un cercle concentrique avec l'axe 18 d'un arbre moteur 19. Ces axes
sont à 900 I'un de l'autre par rapport à l'axe de l'arbre moteur,
comme on le voit sur la fig. 3.
L'arbre moteur 19 est solidaire d'une pièce annulaire 20 qui lui
est concentrique et qui présente, à chacune de ses extrémités une
came 21, respectivement 22, que l'on voit le mieux sur la fig. 2.
Le piston I présente à son extrémité voisine de la came 21 une
fente 23a dans laquelle est disposé un galet 24a tournant libre
ment autour d'un axe 25a perpendiculaire à l'axe 16. Le piston jumelé II de la même paire présente de façon semblable une
fente 23b dans laquelle est disposé un galet 24b tournant libre
ment autour d'un axe 25b perpendiculaire à l'axe 16. Pareille
ment, le piston III présente une fente 23c dans laquelle est disposé
un galet 24c monté pour tourner librement autour d'un axe 25c.
Le piston IV présente pareillement une fente 23d dans laquelle un
galet 24d tourne librement autour d'un axe 25d.
Les galets 24a et 24c coopèrent tous deux constamment avec la
came 21, tandis que les galets 24b et 24d coopèrent constamment
avec la came 22. Ces cames sont réalisées de la façon suivante
(fig. 4): soit un cercle 26 de rayon égal à la course des pistons I
et III: on voit en 27 une sinusoïde qui représente le mouvement
harmonique de l'axe de l'un des galets 24a, 24c, au cours d'un
tour de l'arbre moteur 19. Ces galets font chacun deux courses
doubles pour chaque tour de l'arbre moteur. Soit par exemple 24a
l'un des galets considérés: on a représenté le long de la sinu
soïde 27 différentes positions de son axe et on a indiqué en 28 la
courbe-enveloppe inférieure de ces cercles successifs.
Cela peut
être réalisé par exemple au moyen d'une fraise ayant le diamètre
du galet 24a. La courbe-enveloppe inférieure 28 différera donc légèrement d'une sinusoïde en fonction du rayon du galet. Bien entendu, on obtiendrait une courbe identique en considérant le galet 24c au lieu de 24a.
De façon analogue, on a représenté en 29 un cercle de diamètre égal au cercle 26, en 30 une sinusoïde identique à 27 et, le long de cette sinusoïde, un certain nombre de positions du galet 24b, par exemple (les choses seraient identiques dans le cas du galet 24d). En 31, on a représenté la courbe-enveloppe supérieure des cercles successifs représentant les différentes positions du galet 24b. Cette courbe 31 diffère elle aussi légèrement de la sinusoïde 30 et elle représente le profil développé de la came 22.
Sur la fig. 3, on a représenté en 32 le cercle moyen des cames 21 et 22. Dans cet exemple, on a choisi, pour le diamètre du cercle 32 qui est le diamètre moyen des cames, une valeur pratiquement égale au double de la course des pistons. Cette valeur est avantageuse parce qu'elle permet d'obtenir, au point d'inflexion des courbes 28 et 30, un angle d'environ 45" par rapport à l'axe des abscisses.
Bien entendu, le diagramme selon la fig. 4 est une vue en développement. Pour la réalisation des cames, on utilisera en fait une fraise dont l'axe est perpendiculaire à l'axe 18, en faisant tourner l'axe de la fraise autour de cet axe 18.
Sur le diagramme chronologique selon la fig. 5, on a illustré schématiquement le fonctionnement des quatre pistons I, II, III,
IV. On a désigné, selon l'usage, par 1 la course d'aspiration, par 2 la course de compression, par 3 la course de détente et par 4 la course d'échappement. Il est facile de voir qu'avec l'agencement représenté, les explosions sont réparties régulièrement au cours de chaque tour de l'arbre moteur. Sur la fig. 6, la première ligne indique à quel moment les soupapes d'admission sont ouvertes pour les quatre pistons, ce qui correspond à la course N" 1 sur les diagrammes selon la fig. 5. Sur la deuxième ligne de la fig. 6, on a représenté à quel moment les soupapes d'échappement sont ouvertes, ce qui correspond aux différentes courses N" 4.
Pour simplifier, on n'a pas représenté les soupapes et leur commande, vu que cette dernière se déduit aisément des fig. 5 et 6.
Dans l'exemple représenté, il s'agit, comme on l'a dit, d'un moteur à explosion à quatre temps et à deux paires de cylindres.
L'invention n'est pas limitée à ce nombre de cylindres et on pourrait facilement imaginer, sans sortir du cadre de l'invention,
des variantes comportant trois, quatre, cinq ou six paires de cylindres. Les variantes à nombre impair de paires auraient toutefois le défaut d'une répartition inégale dans le temps des explosions au cours d'un tour de l'arbre moteur. Les variantes à quatre paires et davantage auraient aussi l'inconvénient de conduire à une course relativement longue si l'on voulait garder la proportion indiquée du rayon du cercle 26, 29 égal à la course de piston.
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CLAIMS
1. Rotary piston machine, comprising at least two pairs of pistons, the pistons of each pair each cooperating with an annular cam coaxial with a motor shaft, to transform the reciprocating movement of these pistons into a continuous rotational movement of the shaft , and conversely, at the rate of one shaft revolution for two double piston strokes, characterized in that the two pistons of each pair are coaxial and integral with one another, in that the pairs of pistons are mechanically independent of each other, and in that the axes of the pairs of pistons are distributed on a circle concentric with the axis of the motor shaft.
2. Machine according to claim I, characterized in that the average diameter of the cams is practically equal to twice the stroke of the pistons.
3. Machine according to claim I, characterized in that the axes of the pairs of pistons are 90 "from each other relative to the axis of the motor shaft.
4. Machine according to claim 1, characterized in that the profile of each cam is the envelope curve of the roller by means of which each piston cooperates with the respective cam when the axis of the roller performs a harmonic movement.
Rotary piston machines are already known comprising at least two pairs of pistons and in which the pistons of each pair each cooperate with an annular cam coaxial with a motor shaft, to transform the reciprocating movement of these pistons into a continuous rotational movement of the shaft, and vice versa, at the rate of one shaft turn for two double strokes of the pistons (see French patent N "70.03998).
The present invention relates to a machine of this type, but which differs from known machines in that the two pistons of each pair are coaxial and integral with each other, in that the pairs of pistons are mechanically independent from each other and in that the axes of the pairs of pistons are distributed on a circle concentric with the axis of the motor shaft.
The accompanying drawing shows by way of example an embodiment of the machine which is the subject of the invention.
Fig. 1 is an axial section along 1-1 of FIG. 3.
Fig. 2 is a side view of the double cam of the machine according to FIG. 1.
Fig. 3 is a cross-sectional view along 3-3 of FIG. 1.
Fig. 4 is a diagram explaining how the shape of the two cams is determined according to FIG. 2.
Fig. 5 is a chronological diagram of the operation of the machine according to FIGS. 1, 2 and 3, in the case where it constitutes a four-stroke engine.
Fig. 6 is a chronological diagram corresponding to FIG. 5 and indicating the operation of the intake and exhaust valves of the four cylinders of this engine.
The rotary piston machine shown constitutes, in this example, a four-stroke, four-cylinder internal combustion engine. We see at 10 the frame of the machine in which four cylinders II, 12, 13, 14 are bored in which pistons I, II, III and IV respectively slide. The pistons I and II are integral with one another thanks to an intermediate part 15 and, similarly, the pistons III and IV are integral with a similar intermediate part 15a. Pistons I and II make a pair of coaxial pistons and pistons III and IV make another pair of coaxial pistons.
The axes 16, 17 of these pairs of pistons are arranged on a circle concentric with the axis 18 of a motor shaft 19. These axes
are 900 away from each other with respect to the axis of the motor shaft,
as seen in fig. 3.
The motor shaft 19 is integral with an annular part 20 which
is concentric and which has, at each of its ends a
cam 21, respectively 22, which is best seen in FIG. 2.
The piston I has at its end near the cam 21 a
slot 23a in which a free rotating roller 24a is arranged
ment around an axis 25a perpendicular to the axis 16. The twin piston II of the same pair similarly has a
slot 23b in which a free rotating roller 24b is arranged
lying around an axis 25b perpendicular to axis 16. The same
the piston III has a slot 23c in which is placed
a roller 24c mounted to rotate freely around an axis 25c.
The piston IV likewise has a slot 23d in which a
roller 24d rotates freely around an axis 25d.
The rollers 24a and 24c both cooperate constantly with the
cam 21, while the rollers 24b and 24d cooperate constantly
with cam 22. These cams are produced in the following manner
(fig. 4): either a circle 26 of radius equal to the stroke of the pistons I
and III: we see at 27 a sinusoid which represents the movement
harmonic of the axis of one of the rollers 24a, 24c, during a
drive shaft 19. These rollers each make two strokes
double for each revolution of the motor shaft. Let for example 24a
one of the pebbles considered: we have represented along the sine
sïde 27 different positions of its axis and one indicated in 28 the
lower envelope-curve of these successive circles.
This can
be made for example by means of a cutter having the diameter
roller 24a. The lower envelope curve 28 will therefore differ slightly from a sinusoid as a function of the radius of the roller. Of course, we would obtain an identical curve by considering the roller 24c instead of 24a.
Similarly, a circle of diameter equal to circle 26 has been shown at 29, at 30 a sinusoid identical to 27 and, along this sinusoid, a certain number of positions of the roller 24b, for example (things would be identical in the case of the roller 24d). At 31, there is shown the upper envelope curve of the successive circles representing the different positions of the roller 24b. This curve 31 also differs slightly from the sinusoid 30 and it represents the developed profile of the cam 22.
In fig. 3, the mean circle of the cams 21 and 22 has been shown at 32. In this example, for the diameter of the circle 32 which is the mean diameter of the cams, a value practically equal to twice the stroke of the pistons has been chosen. This value is advantageous because it makes it possible to obtain, at the point of inflection of the curves 28 and 30, an angle of approximately 45 "relative to the axis of the abscissas.
Of course, the diagram according to FIG. 4 is a developing view. For the production of the cams, a milling cutter whose axis is perpendicular to the axis 18 will be used, by rotating the axis of the milling cutter around this axis 18.
On the chronological diagram according to fig. 5, the operation of the four pistons I, II, III is illustrated diagrammatically,
IV. Depending on usage, the suction stroke is designated by 1, the compression stroke by 2, the expansion stroke by 3 and the exhaust stroke by 4. It is easy to see that with the arrangement shown, the explosions are distributed regularly during each revolution of the motor shaft. In fig. 6, the first line indicates when the intake valves are open for the four pistons, which corresponds to the stroke N "1 on the diagrams according to fig. 5. On the second line of fig. 6, we has shown when the exhaust valves are open, which corresponds to the different strokes N "4.
To simplify, the valves and their control have not been shown, since the latter is easily deduced from FIGS. 5 and 6.
In the example shown, it is, as has been said, a four-stroke internal combustion engine with two pairs of cylinders.
The invention is not limited to this number of cylinders and one could easily imagine, without departing from the scope of the invention,
variants with three, four, five or six pairs of cylinders. Variants with an odd number of pairs would, however, have the defect of an uneven distribution over time of the explosions during one revolution of the motor shaft. Variants with four pairs and more would also have the disadvantage of leading to a relatively long stroke if one wanted to keep the indicated proportion of the radius of the circle 26, 29 equal to the piston stroke.