EP2486239A2 - Moteur à pistons rotatifs - Google Patents

Moteur à pistons rotatifs

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Publication number
EP2486239A2
EP2486239A2 EP10776781A EP10776781A EP2486239A2 EP 2486239 A2 EP2486239 A2 EP 2486239A2 EP 10776781 A EP10776781 A EP 10776781A EP 10776781 A EP10776781 A EP 10776781A EP 2486239 A2 EP2486239 A2 EP 2486239A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide means
piston
pistons
axis
stator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10776781A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Kuzdzal
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PK-ENR
PK ENR
Original Assignee
PK-ENR
PK ENR
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Filing date
Publication date
Application filed by PK-ENR, PK ENR filed Critical PK-ENR
Publication of EP2486239A2 publication Critical patent/EP2486239A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/40—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
    • F01C1/44—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member with vanes hinged to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/067—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having cam-and-follower type drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/07—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having crankshaft-and-connecting-rod type drive
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    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
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    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/12—Vibration

Definitions

  • the present invention relates to a rotary piston mechanism and a motor and pump using such a mechanism.
  • Rotary piston mechanisms and in particular in their driving application have been described in numerous documents which define the geometric principles of the displacement of an articulated polygon at the vertices of the component sides; each of the sides all having the same length and each of the vertices being in geometric contact with a stator shape.
  • Patent WO 01/88341 A1 proposes a solution describing the chaining of four pistons to each other by means of connecting rods also ensuring the appropriate transfer function between the pistons and the transmission shaft, as well as several mechanical solutions solving the transfer function. between the tangential velocity variations of the pistons towards the central transmission shaft rotating at a constant speed, in particular using rollers traversing a running surface installed on the lateral flanges.
  • the project as described proposed a hyperstatic configuration that allowed no tolerance of games.
  • the trapezoid described by the two rods of the two adjacent pistons, the point of connection of the pistons and the connection point on the motor shaft builds a hyperstatic connection.
  • This trapezium is indeformable and can not admit any variation in length of any of its sides as will be the case when using the mechanism that will reveal expansion phenomena.
  • the bearings of the joints will be weakened organs. These parts will be worn prematurely having generated internal friction making the mechanism unsuitable for its purpose.
  • connection between pistons does not seem to be able to sustainably support the intense stresses of traction, thrust and centrifugal force to which it will be subjected.
  • arched collaborating mobile interlocking are complex in terms of dilatation, bow formation, friction distribution and their implementation. work is more difficult than unreliable.
  • the sealing of such parts is also more complex to achieve than the conventional axis sealing and inefficient insofar as the constrained orientation of the sealing segment does not match the forces experienced by this part.
  • a machining anomaly, on the bearing surfaces, will result in a positioning error of the top of the diamond, of which the sealing piece will be alone to take this additional effort.
  • This piece will be constrained in its degree of freedom and can no longer pivot and break; possibly this constraint will be reported on the connection between pistons.
  • EP 1 295 012 B1 and in part US Patent 2004/0089251 A1 also propose to determine the deformation of the polygon without relying on the stator chamber. This proposed solution using a set of gears.
  • US Patent 2004/0089251 A1 proposes a geometric solution combining a sealing function and a geometric function.
  • the subject of the present invention is a rotary piston mechanism comprising an outer stator enclosure inside which a rotary rotor assembly moves, the rotary assembly comprising a plurality of pistons forming an articulated polygon, each piston defining with the enclosure a volumetric chamber, and first guide means arranged to cooperate with second guide means comprising rolling surfaces, in order to constrain the polygon to perform a predetermined movement, the mechanism being characterized in that it comprises a return device maintaining contact between the guide means and the running surfaces.
  • the first and second guide means allow the pistons to follow a predetermined direction in order to limit the action of the enclosure on the polygon vertices while the return device makes it possible to compensate for the machining defects of the guide means as well as the dislocation and use of these elements occurring during the operation of the mechanism.
  • the return device is carried by the rotary assembly.
  • the return device comprises a plurality of dampers arranged between a fixed point of each piston and a movable attachment point of each of the first guide means, such as the axis of rotation of guide rollers.
  • This arrangement makes it possible to individually compensate the wear of each of the guide rollers.
  • rollers make it possible to distribute the forces applied on the guide surfaces.
  • these rollers have a small footprint and limit friction on the guide surfaces by their degree of freedom in rotation.
  • the guide rollers are tapered.
  • the second guide means are rolling surfaces of equal slope.
  • the return device is carried by the outer enclosure.
  • This arrangement makes it possible to set up the return device at fixed points and to limit their number.
  • the second guide means are carried by lateral flanges arranged coaxially with the outer enclosure and serving to close it.
  • This arrangement allows to take advantage of the ease of assembly and disassembly of the flanges used to close the outer enclosure in order to have the second guide means. It may also be envisaged to carry out a manual presetting of the orientation of these second adjustment means by an appropriate device before closure of the enclosure by the flanges.
  • the second guide means comprise two sectors, the first of which is fixed to the stator enclosure and the second is movable in translation relative to the first, a return device being disposed between a fixed point of the first sector and a moving point of the second sector of each of the second guide means.
  • This arrangement makes it possible to modify the eccentricity of the bearing surface, which has a substantially ellipsoidal shape, and thus makes it possible to compensate for the general wear of the guide surfaces as well as their machining defects.
  • a segment-holder device is pivotally mounted along a single axis on each of the vertices of the polygon.
  • This arrangement allows the segment holder device to adapt to the shape of the enclosure and to present the segments at each moment in a direction transverse to the wall of the stator in which they evolve, which reduces the wear of the segments and confers a better sealing of the volumetric chambers.
  • a segment ispositif comprises a device for pressurizing the segments on the stator enclosure.
  • At least one piston is connected by a single link (24) or by several links (241, 242) having the same pivot axes to the transmission shaft (40).
  • links are geometrically easier to design than a set of gears for example and will be a lesser source of games because of the number of elements and reduced links.
  • the invention consists in keeping only one rod per piston, for example that being defined as posterior in patent WO 01/88341 A1 in the case of a rotation in the indirect trigonometric direction or in a clockwise direction.
  • two adjacent pistons are interconnected by a pivot connection axis parallel to the axis of rotation of the rotary assembly.
  • This configuration makes it possible to obtain a very solid and flexible connection at the same time from two adjacent pistons, moreover it is simple to carry out since it comprises only one axis fitted into the two ends of the two pistons.
  • the rolling surfaces are turned towards the axis of rotation of the rotating body.
  • the rotary assembly comprises a lubrication circuit mounted in a closed circuit.
  • the distance between the connecting axis between two adjacent pistons and the pivot axis of the segment-carrier device is constant. This arrangement makes it possible to define a particular stator profile corresponding to this geometrical constraint that will only give the segment-holders and segments their sealing function between volumetric chambers.
  • the distance between the connecting axis between the piston and the pivot axis of the segment-carrier device is variable.
  • This arrangement makes it possible to obtain maximum volumetric ratios between chambers in the limit where the segment-holder and segment devices still perform their sealing function.
  • the segment carrier is provided with a complementary device for pressurizing the segments on the stator, such as a hydraulic piston.
  • This arrangement offers the possibility of being able to increase even more volumetric ratios between chambers by offering the possibility to segment holders and segments to seal the volumetric chambers despite a substantial spacing of the stator wall for certain positions of the pistons.
  • the present invention also relates to a pump comprising a mechanism as described above and a motor using the same mechanism in its use of mechanical energy production.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of the profile of the mechanism according to the invention.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the profile of the mechanism with a first embodiment of the arrangement of the gaming retrofit device.
  • Figure 3 shows a schematic block diagram of the profile of the mechanism with a second embodiment of the arrangement of the game retrieval device.
  • FIG. 5 is a perspective view of a second guide means with its game-catching device according to the embodiment illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a perspective view of the interior portion of a flange integrating the second guide means with its game-catching device illustrated in FIG. 5.
  • Figure 7 is a perspective view of the outer portion of the flange shown in Figure 6.
  • Figure 8 shows a sectional and side view of the mechanism according to the invention.
  • Figure 9 shows a sectional view of a hydraulic damper mechanism according to the invention.
  • a rotary piston mechanism 1 comprises an outer stator enclosure 2 inside which a rotary rotor assembly 20 operates.
  • the outer enclosure 2 in the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1, 2, 3 and 8 comprises a one-piece body 3 generally made of steel, forming a volume with two identical elliptical bases, in which a through cavity 5 is bored. elliptical shape.
  • the inner surface 4 of this cavity 5 is advantageously glazed so as to impart a satisfactory surface condition to the applications of the mechanism 1.
  • the outer enclosure 2 also comprises two lateral flanges 6a, 6b ellipse-shaped, shown in Figures 6 and 7, closing the through cavity 5 at each of the two ellipsoidal bases of the one-piece body 3.
  • Each of these flanges 6a, 6b is referred to the one-piece body 3 of the chamber 2 and includes sealing means such as an O-ring disposed in a groove located on the joint of the flanges 6a, 6b with the one-piece body 3.
  • Each of the flanges 6a, 6b comprises a bearing 8a, 8b centered to allow the rotation of a transmission shaft 40 along the axis 30 of the bearings 8a, 8b.
  • Each of these bearings 8a, 8b is respectively fixed by screws 18a to each of the flanges 6a, 6b and comprises two pads on its inner contour 18b and a seal SP I flush with the outer face 18c of each of the bearings 8a, 8b in order to achieve oil sealing between the bearings 8a, 8b and the transmission shaft 40.
  • guide means 7a, 7b having a volumetric shape of substantially ellipsoidal bases 19a generating a first rolling surface 10a and a second rolling surface 10b of revolution on the outer contour 19b of these same substantially ellipsoidal bases 19a, are de posed coaxially with the alignment axis 30 of the two flanges 6a, 6b and directed towards the inside of the enclosure 2. Their fixing is ensured by means of screws 9a passing through each of the palms. 8a, 8b from the outside to the inside of the flanges 6a, 6b and being screwed onto threaded bores 9b facing the screws 9a on each of the guide means 7a, 7b.
  • the two guiding means 7a, 7b of substantially ellipsoidal shape are coaxial and have a slight offset in rotation along their axis 30.
  • Each of these guiding means 7a, 7b has a central opening 1 1 of ellipsoidal shape whose short axis presents a dimension greater than the diameter of the bearings 8a, 8b so as not to hinder the rotation of the transmission shaft 40.
  • these guide means 7a, 7b are made in one piece having a predefined shape that does not evolve during the use of the mechanism 1.
  • these guide means 7a, 7b comprise two sectors 71 and 72 separating the volume of substantially ellipsoidal shape into two volumes at its minor axis, thus generating four coplanar and distinct cutting surfaces 12a, 12b, 12c and 12d on each of the sectors 71 and 72, each of the surfaces of the same sector 71 facing a surface of the other sector 72 while being parallel to it.
  • the sector 71 is fixed to the bearings 8a, 8b by means of the screws 9a tightening in the threaded bores 9b, the second sector 72 is slidably mounted in translation relative to the sector 71.
  • the two sectors 71 and 72 have a first mechanical connection 13 formed by an axis disposed between two first surfaces 12a, 1 2b facing sectors 71 and 72. This axis 13 is fixed on the surface 12a and slides in translation in a bore disposed on the surface 12b.
  • a second mechanical connection 14 is formed in the same way between the two other surfaces 1 2c, 1 2d opposite. However, the axis 14 of this connection is surrounded by conical washers 15 acting in compression such as a spring and acting as a game-catching device 50.
  • seal 16 of the comb type console In order to ensure the continuity of the running surfaces 10a and 10b deformable to adapt to the relative translational movements of the two adjacent edges of the two sectors 71 and 72, it is disposed on each of the edges of the two sectors 71 and 72 of each of the guide means 7a and 7b, a seal 16 of the comb type console.
  • These seals 16 are constituted by a set of parallelepiped-shaped identical teeth 17a, spaced at the same distance and issuing transversely from the cutting surfaces 12a, 12c of the sector 71, and by another set of teeth 17a issuing transversely from the cutting surfaces. 1 2b, 12d of the sector 72 respectively facing the cutting surfaces 12a, 12c of the sector 71, each set of teeth 17a interlocking in the spaces 17b between teeth 17a generated by the other set of teeth 17a.
  • the rotary assembly 20 forming a rotor is formed by four pistons 21 forming a deformable rhombus.
  • the pistons 21 have a convex shape on their outer face 21a and a flat shape on their inner face 21b.
  • Each of the adjacent pistons 21 are firmly connected by means of a pivotal connection consisting of an axis 22 traversing transversely the ends of two adjacent pistons 21.
  • Each piston 21 has a recess 23 of parallelepipedal shape, two walls 23a, 23b of which are arranged transversely to the pins 22 connecting the adjacent pistons 21.
  • a rod 24 composed here of two links 241, 242 arranged side by side and separated by a spacing 24c. These two links 241, 242 are held by a pivotal connection real marina by an axis 25 traversing transversely the two walls 23a, 23b and the head 24a of each of the two rods 241, 242 of cylindrical shape.
  • This axis 25 is thus arranged parallel to the pins 22 connecting the pistons 21 adjacent to each other.
  • Each of the pistons 21 also comprises two orifices 26a, 26b crossing, also parallel to the pins 22, and made on the lower part of the piston 21 on either side of the recess 23. These two orifices 26a, 26b are intended for each receive a first guiding means 27 illustrated in Figures 1, 2, 3 and 8 by rollers 27.
  • Each of the pistons 21 comprises only two rollers 27 each disposed on the lateral faces 21c, 21d of the piston 21. According to the direction of rotation of the rotary assembly 20, an anterior guide roller 27a and a posterior guide roller 27b whose axes of rotation are located on either side of the recess 23 are coaxially orifices 26a, 26b.
  • the piston 21 has on both sides a suitable profile allowing the rotation of each of these two rollers 27a and 27b.
  • each piston 21 has a semi-circular notch 28 across the width of the piston 21.
  • a segment-carrying device 29 having, like the notch 28, a semicircular shape that allows it to pivot in the notch 28 along the axis 32 of pivoting of the door device. -segments 29.
  • segment-carrier device 29 there are two radial segments 31 coming protruding from the convex surface 21a of the piston 21. Each of these segments 31 is pushed towards the outside of the device 29 by the action of a spring 33 placed in the device 29.
  • the distance between the connection axis 22 of two adjacent pistons 21 and the pivot axis 32 of the segment-carrier device 29 is constant.
  • each of the rods 24 is, as already mentioned above, composed of two rods 241, 242 arranged side by side and separated by a spacing 24c.
  • Each of these two links 241, 242 is connected to a transmission shaft 40 by means of a pivot connection made by an axis 34 traversing transversely on the one hand the foot 24b of each of the cylindrical rods 241, 242. and on the other hand a hub 41 of the transmission shaft 40 passing in the spacing 24c disposed between the feet 24b of the two rods 241, 242.
  • a hydraulic damper 50 consists of a piston-cylinder assembly whose internal leaks are calibrated.
  • the piston 51 is pierced at its center with a calibrated diameter and a ball 53 provided with a spring 54 acting as a non-return valve function, imposes the direction of passage of the oil through the calibrated space 55 between the piston 51 and the cylinder 52.
  • a fixed connection via a screw (not shown) is made between the piston 21 and the first attachment 56 of the hydraulic damper 50 and a pivot connection is made by the intermediate axis (not shown) between the second laison 57 of the hydraulic damper 50 and the axis of rotation 27c of a roller 27.
  • the rotating assembly 20 is introduced inside the monobloc body 3 and enclosed inside the stator chamber 2 during assembly of the side flanges 6a, 6b.
  • the rotary assembly 20 delimits volumetric chambers 35 with the stator enclosure 2.
  • a closed oil circuit (not shown) is arranged in the various parts of the rotating assembly 20 to lubricate the contact areas between the different moving parts relative to each other, as is the case axes 25 and 34 respectively ensuring the maintenance of the head 24a and 24b foot rods 24.
  • This dry sump circuit comprises an oil pump and an oil reservoir both located outside the stator enclosure 2.
  • a heat exchanger is also arranged in the oil circuit to cool it.
  • the embodiment consisting in arranging a hydraulic damper 50 between each piston 21 and rollers 27 of the rotary assembly 20 and positioning guide means 7a, 7b in two sectors 71 and 72 able to move in translation. relative to each other does not prohibit the modes of real isation consisting in using only the hydraulic dampers 50 between each piston 21 and rollers 27 of the rotary assembly 20 or that the guide means 7a , 7b.
  • the mechanism 1 can be used as a motor to produce a torque on its transmission shaft 40, or as a pump by driving the same transmission shaft 40 with the aid of a coupling connecting it to an external motor.
  • one or other of these applications requires arrangements of the one-piece body 3 in order to create intake and exhaust paths for applications of pumps, external combustion engines or engines operating by steam expansion but also ignition for internal combustion engine applications.
  • the vertices of the rhombus formed by the four pistons 21 thus follow the path of the inner surface 4 of the one-piece body 3 of the stator enclosure 2 without resting on the same surface 4.
  • the segments 31 via the spring 33 present in the segment-carrier device 29 provide a permanent sliding contact on the inner surface 4 of the one-piece body 3 of the stator enclosure 2.
  • connection of the segment-carrier device 29 in its notch 28 ensures that the segments 31 have radial contact with the inner surface 4 of the one-piece body 3 of the stator enclosure 2, which makes it possible to reduce their wear and to maintain a good watertightness. volumetric chambers 35.
  • the hydraulic dampers 50 arranged on each of the rollers 27 will compensate for this wear at any given moment. making permanent contact between the rollers 27 and the two rolling surfaces 10a and 10b.
  • the rolling surfaces 10a and 10b in their embodiment with two sectors 71 and 72 will increase the perimeter of their running surface 10a, 10b to compensate for the wear rollers 27.
  • the segment-carrier device 29 may comprise a complementary device for pressurizing the segments 31 on the inner surface 4 of the one-piece body 3 of the stator outer enclosure 2 in order to allow the use of a stator profile of the corresponding and to increase the volumetric ratio between the volumetric chambers 35, and the return device 50 illustrated here by the dampers 50 can be of any type provided that it ensures the contact between the guide means (27, 27a, 27b) and the running surfaces (10a, 10b).

Landscapes

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Abstract

La présente invention a pour objet un mécanisme (1) à pistons (21) rotatifs comportant une enceinte extérieure (2) formant stator à l'intérieur de laquelle se déplace un ensemble rotatif (20) formant rotor, l'ensemble rotatif (20) comprenant une pluralité de pistons (21 ) formant un polygone articulé, chaque piston (21) délimitant avec l'enceinte (2) une chambre volumétrique (35), et des premiers moyens de guidage (27, 27a, 27b) agencés pour coopérer avec des seconds moyens de guidage (7a, 7b) comportant des surfaces de roulement (10a, 10b), afin de contraindre le polygone à réaliser un mouvement prédéterminé, le mécanisme (1 ) étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de rappel (50) maintenant le contact entre les moyens de guidage (27, 27a, 27b) et les surfaces de roulement (10a, 10b), ainsi qu'un moteur et une pompe comprenant un tel mécanisme (1).

Description

Moteur à pistons rotatifs
La présente invention concerne un mécanisme à pistons rotatifs ainsi qu'un moteur et une pompe utilisant un tel mécanisme.
Les mécanismes à pistons rotatifs et en particulier dans leur application motrice ont été décrits dans de nombreux documents qui définissent les principes géométriques du déplacement d'un polygone articulé aux sommets des côtés le composant ; chacun des côtés ayant tous la même longueur et chacun des sommets étant en contact géométrique avec une forme statorique.
En particulier, les documents WO 01 /88341 A1 , EP 1 295 012 B1 et US 2004/0089251 A1 proposent différentes solutions pour résoudre les problèmes d'étanchéité aux sommets du polygone, et de transmission d'un mouvement continu non constant des pistons formés par les segments de droite définis par les sommets adjacents du polygone.
Toutes ces propositions ont résolu tout ou partie et de façon plus ou moins appropriée les principes théoriques de fonctionnement de ce type de mécanisme.
Cependant le retour d'expérience des essais réalisés a mis en évidence des difficultés pour lesquelles aucune solution technique n'a encore été proposée.
Les difficultés rencontrées lors de l'exploitation de ce type de mécanisme concernent tout d'abord des problèmes de serrage mécanique à chaud mais également dès l'assemblage du mécanisme. Les symptômes sont des blocages de l'ensemble articulé qui malgré une réalisation soignée ne peut pivoter librement autour des différents axes composants son mécanisme.
Les éventuelles compensations par excès de jeux génèrent des cognements au niveau des embiellages, et des usures marquées de certains points du mécanisme limitant ainsi la durée de vie de la pièce ainsi fragilisée.
Lors des analyses, il a également été constaté que les solutions géométriques et algébriques décrivaient des lieux géométriques idéaux mais de très faibles dimensions, c'est-à-dire des solutions qui sont peu compatibles avec des phénomènes de cumul de tolérances de jeux mécaniques. Parmi les brevets cités, certains proposent des solutions qui dissocient les fonctions d 'étanchéité aux som mets, des fonctions de mouvements propres à la structure polygonale.
Ainsi ils proposent un dispositif ayant un mouvement propre du polygone, indépendant du profil de l'enceinte statorique à l'intérieure de laquelle les sommets du polygone sont en contacts glissant permanents.
Cette approche mécanique semble correcte et consiste donc à déterminer le mouvement des articulations du polygone sans action du stator sur le sommet du polygone.
En effet une des origines des problèmes de serrage provient d'un usinage imprécis du profil statorique. Le choix de rendre les articulations de l'ensemble rotatif indépendant de la forme statorique aide à résoudre une partie des problèmes de défaillance.
Le brevet WO 01 /88341 A1 propose une solution décrivant le chaînage de quatre pistons entre eux par le biais de biellettes assurant également la fonction de transfert appropriée entre les pistons et l'arbre de transmission, ainsi que plusieurs solutions mécaniques résolvant la fonction de transfert entre les variations de vitesses tangentielles des pistons vers l'arbre transmission central tournant à vitesse constante notamment à l'aide de rouleaux parcourant une surface de roulement installé sur les flasques latérales.
Cependant, après analyse il a été identifié que le projet tel que décrit proposait une configuration hyperstatique qu i ne permettait aucune tolérance de jeux. En effet, le trapèze décrit par les deux biellettes des deux pistons adjacents, le point de liaison des pistons et le point de liaison sur l'arbre moteur construit une liaison hyperstatique. Ce trapèze est indéformable et ne peut admettre aucune variation de longueur de l'un quelconque de ses côtés comme cela sera le cas lors de l'utilisation du mécanisme qui fera apparaître des phénomènes de dilatation. Les paliers des articulations seront les organes fragilisés. Ces pièces seront usées prématurément en ayant engendré des frottements internes rendant le mécanisme impropre à sa destination.
De plus, la forme de la liaison entre pistons ne semble pas être à même de supporter de façon pérenne, les contraintes intenses de tractions, poussées et de force centrifuge auxquelles elle sera soumise. Ces formes d'emboîtements mobiles collaborantes arquées sont complexes en matière de dilatations, de formation d'arc boutant, de répartition de friction et leur mise en œuvre est d'autant plus difficile que peu fiable. L'étanchéité de telles pièces est également plus complexe à réaliser que l'étanchéité d'axes classiques et peu efficace dans la mesure où l'orientation contrainte du segment d'étanchéité ne correspond pas aux efforts subis par cette pièce.
En cas de dilation, dans les cas de variation de température, cette sol ution géométriq ue n 'est plus respectée avec pour conséquence une contrainte mécanique sur la liaison du sommet du losange sans possibilité d'absorber cette contrainte, ce qui aura pour conséquence une rupture de la liaison entre pistons mais également des contraintes sur les embiellages, ceux- ci n'ayant pas la possibil ité de transmettre les d ilatations. Cela entraînera irréversiblement des problèmes comme par exemple une rupture d'un palier de bielle, ou la destruction du dispositif porte-segments ou du segment lui même q u i trava il l e déjà en porte à faux ce qui pourra également aboutir à la dégradation du profil statorique par le matage de sa surface interne.
Une anomalie d'usinage, sur les surfaces de roulements, aura pour conséquence une erreur de positionnement du sommet du losange, dont la pièce d'étanchéité sera seule à reprendre cet effort supplémentaire. Cette pièce sera contrainte dans son degré de liberté et ne pourra plus pivoter et cassera ; éventuellement cette contrainte sera reportées sur la liaison entre pistons.
Le brevet EP 1 295 012 B1 et en partie le brevet US 2004/0089251 A1 proposent également de déterminer la déformation du polygone sans s'appuyer sur l'enceinte statorique. Cette solution proposée faisant appel à un ensemble d'engrenages.
Cependant, le problème d'étanchéité aux sommets du polygone ne parait pas avoir été résolu.
Enfin le brevet US 2004/0089251 A1 propose une solution géométrique cumulant une fonction d'étanchéité et une fonction géométrique.
Cepen d a nt , cette so l ut io n n e résout pas les problèmes d'imprécisions d'usinage et d'usure de certaines pièces du mécanisme à mesure de son utilisation.
L'objet de l'invention consiste donc à proposer une solution technique permettant de s'affranchir des ces difficultés de fonctionnement dues aux imprécisions d'usinage, aux phénomènes de dilatations dus à la température ou autre, et aux phénomènes d'usure des pièces. A cet effet, la présente invention a pour objet un mécanisme à pistons rotatifs comportant une enceinte extérieure formant stator à l'intérieur de laquelle se déplace un ensemble rotatif formant rotor, l'ensemble rotatif comprenant une pluralité de pistons formant un polygone articulé, chaque piston délimitant avec l'enceinte une chambre volumétrique, et des premiers moyens de guidage agencés pour coopérer avec des seconds moyens de guidage comportant des surfaces de roulement, afin de contraindre le polygone à réaliser un mouvement prédéterminé, le mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de rappel maintenant le contact entre les moyens de guidage et les surfaces de roulement.
Les premiers et seconds moyens de guidage permettent aux pistons de suivre une direction prédéterminée afin de limiter l'action de l'enceinte sur les sommets du polygone tandis que le dispositif de rappel permet de compenser les défauts d'usinage des moyens de guidage ainsi que la d ilatation et l 'usu re de ces éléments se produisant au cours du fonctionnement du mécanisme.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de rappel est porté par l'ensemble rotatif.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de rappel comporte une pluralité d'amortisseurs disposés entre un point fixe de chaque piston et un point de fixation mobile de chacun des premiers moyens de guidage, tel l'axe de rotation de rouleaux de guidage.
Cette disposition permet de compenser individuellement l'usure de chacun des rouleaux de guidage.
L'utilisation de plusieurs rouleaux permet de répartir les forces appliquées sur les surfaces de guidage. De plus, ces rouleaux possèdent un faible encombrement et limitent les frottements sur les surfaces de guidage de par leur degré de liberté en rotation.
Selon un mode de réalisation, les rouleaux de guidage sont coniques.
Il est plus aisé de concevoir des rouleaux de guidage dont les surfaces seraient parallèles, cependant une configuration conique des rouleaux de guidage permet d'augmenter la surface de portée des rouleaux par rapport à une configuration plane et empêche les rouleaux de guidage de dévier de leur trajectoire. Selon ce même mode de réalisation, les seconds moyens de guidage sont des surfaces de roulement d'égale pente.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de rappel est porté par l'enceinte extérieure.
Cette disposition permet de mettre en place le dispositif de rappel en des points fixes et de limiter leur nombre.
Selon un mode de réalisation, les seconds moyens de guidage sont portés par des flasques latérales disposés coaxialement à l'enceinte extérieure et servant à refermer celle-ci.
Cette disposition permet de profiter de la facilité de montage et démontage des flasques servant à fermer l'enceinte extérieure afin d'y disposer les seconds moyens de guidage. Il peut également être envisagé d'effectuer un préréglage manuel de l'orientation de ces seconds moyens de réglages par un dispositif approprié avant fermeture de l'enceinte par les flasques.
Selon un mode de réalisation, les seconds moyens de guidage comportent deux secteurs dont le premier est fixé à l'enceinte statorique et le second est mobile en translation par rapport au premier, un dispositif de rappel étant disposé entre un point fixe du premier secteur et un point mobile du second secteur de chacun des seconds moyens de guidage.
Cette disposition permet de pouvoir modifier l'excentricité des su rfaces de g u idage q u i se présentent sous u ne forme sensiblement ellipsoïdale et permet ainsi de compenser l'usure générale des surfaces de guidage ainsi que leurs défauts d'usinage.
Selon un mode de réalisation, un dispositif porte-segments est monté pivotant selon un seul axe sur chacun des sommets du polygone.
Cette disposition permet au dispositif porte-segments de s'adapter à la forme de l'enceinte et de présenter les segments à chaque instant dans une direction transversale à la paroi du stator dans lequel ils évoluent, ce qui réduit l'usure des segments et confère une meilleure étanchéité des chambres volumétriques.
Avantageusement, un d ispositif porte-segments comporte un dispositif de mise en pression des segments sur l'enceinte statorique.
Cette d isposition a pou r but de réaliser un contact glissant permanent des segments sur la surface intérieure du corps monobloc afin de compenser ses défauts d'usinage et donc d'améliorer encore plus l'étanchéité entre les chambres volumétriques. Selon un mode de réalisation, au moins un piston est relié par une seule biellette (24) ou par plusieurs biellettes (241 , 242) présentant les mêmes axes de pivotement à l'arbre de transmission (40).
L'utilisation de biellettes est géométriquement plus aisée à concevoir qu'un ensemble d'engrenages par exemple et sera une source moindre de jeux du fait du nombre d'éléments et de liaisons réduits.
Dans ce mode de réalisation avec biellettes, l'invention consiste à ne conserver qu'une seule biellette par piston, par exemple celle étant définie comme postérieure dans le brevet WO 01 /88341 A1 dans le cas d'une rotation dans le sens trigonométrique indirecte ou dans le sens des aiguilles d'une montre.
La fonction de transfert entre les pistons et l'arbre moteur est conservée ; les dilatations ne sont plus problématiques, une dilatation ne générera qu'une rotation imperceptible de l'ensemble rotatif par rapport à une position de référence.
Selon un mode de réalisation, deux pistons adjacents sont reliés entre eux par une liaison pivot d'axe parallèle à l'axe de rotation de l'ensemble rotatif.
Cette configuration permet d'obtenir une liaison très solide et souple en même temps de deux pistons adjacents, de plus elle est simple à réaliser car elle ne comporte qu'un seul axe emmanché dans les deux extrémités des deux pistons.
Selon un mode de réalisation, les surfaces de roulement sont tournées vers l'axe de rotation du corps rotatif.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble rotatif comporte un circuit de lubrification monté en circuit fermé.
Cette disposition permet l'utilisation d'un système de lubrification dit
« en carter sec » avec tous ses avantages, à savoir une lubrification plus importante et ciblée aux endroits critiques, un abaissement du centre de gravité du mécanisme du fait de l'absence d'un carter d'huile sous le mécanisme, un réservoir extérieur au mécanisme peu encombrant et la possibilité de d'incorporer un échangeur thermique de refroidissement d'huile dans le circuit de lubrification.
Selon un mode de réalisation, la distance entre l'axe de liaison entre deux pistons adjacents et l'axe de pivotement du dispositif porte- segments est constante. Cette disposition permet de définir un profil statorique particulier correspondant à cette contrainte géométrique qu i ne conférera aux porte- segments et segments que leur fonction d'étanchéité entre chambres volumétriques.
Selon un mode de réalisation, la distance entre l'axe de liaison entre piston et l'axe de pivotement du dispositif porte-segments est variable.
Cette disposition permet d'obtenir des rapports volumétriques maximaux entre chambres dans la limite où les dispositifs porte-segments et segments assurent encore leur fonction d'étanchéité.
Se l o n ce m od e d e réal isation , le d ispositif porte-segments comporte un dispositif complémentaire de mise en pression des segments sur le stator, tel un piston hydraulique.
Cette disposition offre la possibilité de pouvoir augmenter encore plus les rapports volumétriques entre chambres en offrant la possibilité aux porte-segments et segments d'assurer l'étanchéité des chambres volumétriques malgré un écartement sensible de la paroi du stator pour certaines positions des pistons.
La présente invention a également pour objet une pompe comportant un mécanisme tel que décrit ci-dessus ainsi qu'un moteur utilisant ce même mécanisme dans son utilisation de production d'énergie mécanique.
De toute façon , l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution d'un mécanisme selon l'invention.
La figure 1 montre un schéma synoptique en projection du profil du mécanisme selon l'invention.
La figure 2 montre un schéma synoptique en projection du profil du mécanisme avec un premier mode réalisation de l'agencement du dispositif de rattrapage de jeux.
La figure 3 montre un schéma synoptique en projection du profil du mécanisme avec un second mode de réalisation de l'agencement du dispositif de rattrapage de jeux.
La figure 4 montre l'agencement de trois pistons en perspective disposés hors de l'enceinte statorique. La figure 5 est u ne vue en perspective d'un second moyen de guidage avec son dispositif de rattrapage de jeux selon le mode de réalisation illustré à la figure 3.
La figure 6 est une vue en perspective de la partie intérieure d'un flasque intégrant le second moyen de guidage avec son dispositif de rattrapage de jeux illustré à la figure 5.
La figure 7 est une vue en perspective de la partie extérieure du flasque illustré à la figure 6.
La figure 8 montre une vue en coupe et de profil du mécanisme selon l'invention.
La figure 9 montre une vue en coupe d'un amortiseur hydraulique du mécanisme selon l'invention.
Comme illustré aux figure 1 , 2, 3 et 8, un mécanisme 1 à pistons rotatifs 21 comprend une enceinte extérieure 2 formant stator à l'intérieur de laquelle évolue un ensemble rotatif 20 formant rotor.
L'ensemble du raisonnement décrit ci après est valable pour un polygone à n sommets. Le raisonnement suivant s'appuie sur un mode de réalisation avec un polygone à quatre sommets, soit à quatre pistons formant un losange déformable articulé, sans que cet exemple soit limitatif.
L'enceinte extérieure 2 dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 , 2 , 3 et 8 comprend un corps monobloc 3 généralement en acier, formant un volume avec deux bases en ell ipse identiques, dans lequel est alésée une cavité traversante 5 en forme d'ellipse. La surface intérieure 4 de cette cavité 5 est avantageusement glacée afin de lu i conférer un état de surface satisfaisant aux applications du mécanisme 1 .
L'enceinte extérieure 2 comprend également deux flasques latérales 6a, 6b en forme d'ell ipse, représentés aux figures 6 et 7, venant refermer la cavité traversante 5 au niveau de chacune des deux bases ellipsoïdales du corps monobloc 3. Chacun de ces flasques 6a, 6b est visé au corps monobloc 3 de l'enceinte 2 et intègre des moyens d'étanchéité tel un joint torique disposé dans une gorge situé sur la jointure des flasques 6a, 6b avec le corps monobloc 3.
Chacun des flasques 6a, 6b comporte un palier 8a, 8b centré pour permettre la rotation d'un arbre de transmission 40 selon l'axe 30 des paliers 8a, 8b. Chacun de ces paliers 8a, 8b est respectivement fixé par des vis 18a à chacun des flasques 6a, 6b et comporte deux coussinets sur son contour intérieur 18b ainsi qu'un joint SP I affleurant sur la face extérieure 18c de chacun des paliers 8a, 8b afin de réaliser l'étanchéité d'huile entre les paliers 8a, 8b et l'arbre de transmission 40.
Comme illustré à la fig u re 6, des moyens de guidage 7a, 7b présentant une forme volumétrique de bases sensiblement ellipsoïdales 19a générant une première surface de roulement 1 0a et une seconde surface de roulement 10b de révolution sur le contour extérieur 19b de ces mêmes bases sensiblement ellipsoïdales 19a, sont d isposés coaxialement à l'axe d'alignement 30 des deux flasques 6a , 6b et dirigées vers l'intérieur de l'enceinte 2. Leur fixation est assurée à l'aide de vis 9a traversant chacun des pal iers 8a, 8b de l'extérieur vers l'intérieur des flasques 6a, 6b et venant se visser sur des alésages filetés 9b d isposés en regard des vis 9a sur chacun des moyens de guidage 7a, 7b.
Les deux moyens de guidag e 7a , 7b de forme sensiblement ellipsoïdale sont coaxiaux et présentent un léger décalage en rotation selon leur axe 30. Chacun de ces moyens de guidage 7a, 7b présente une ouverture centrale 1 1 de forme ellipsoïdale dont le petit axe présente une dimension supérieure au diamètre des paliers 8a, 8b afin de ne pas gêner la rotation de l'arbre de transmission 40.
Selon un mode de réalisation ces moyens de guidage 7a, 7b sont réalisés d'une seule pièce présentant une forme prédéfinie n'évoluant pas au cours de l'utilisation du mécanisme 1 .
Selon u n autre mode de réal isation il l ustré à la fig u re 5, ces moyens de guidage 7a, 7b comportent deux secteurs 71 et 72 séparant le volume de forme sensiblement ellipsoïdale en deux volumes au niveau de son petit axe, générant ainsi quatre surfaces de coupe 12a, 12b, 12c et 12d coplanaires et d istinctes sur chacun des secteurs 71 et 72, chacune des surfaces d'un même secteur 71 se trouvant en regard d'une surface de l'autre secteur 72 tout en étant parallèle à celle-ci.
Le secteur 71 est fixé aux pal iers 8a, 8b à l'aide des vis 9a se serrant dans les alésages filetés 9b, le second secteur 72 est monté coulissant en translation par rapport au secteur 71 . Les deux secteurs 71 et 72 possèdent une première liaison mécanique 13 formée par un axe disposé entre deux premières surfaces 12a, 1 2b en regard des secteurs 71 et 72. Cet axe 13 est fixe sur la surface 12a et coulisse en translation dans un alésage disposé sur la surface 12b.
Une seconde liaison mécanique 14 est formée de la même façon entre les deux autres surfaces 1 2c, 1 2d en regard . Cependant, l'axe 14 de cette liaison est entouré de rondelles coniques 15 agissant en compression tel un ressort et jouant le rôle d'un dispositif de rattrapage de jeux 50.
Afin d'assurer la continuité des surfaces de roulement 1 0a et 1 0b déformables pour s'adapter aux mouvements de translation relatifs des deux bords adjacents des deux secteurs 71 et 72, il est disposé sur chacun des bords des deux secteurs 71 et 72 de chacun des moyens de guidage 7a et 7b, un joint 16 du type à peigne en console. Ces joints 16 sont constitués par un ensemble de dents 17a identiques de forme parallélépipédique, espacés d'une même distance et issues transversalement des surfaces de coupe 12a, 12c du secteur 71 , et par un autre ensemble de dents 17a issues transversalement des surfaces de coupe 1 2b, 12d du secteur 72 se trouvant respectivement en regard des surfaces de coupe 1 2a, 12c du secteur 71 , chaque ensemble de dents 17a s'imbriquant dans les espaces 17b entre dents 17a générés par l'autre ensemble de dents 17a.
L'ensemble rotatif 20 formant rotor est quant à lui formé par quatre pistons 21 formant un losange déformable. Les pistons 21 présentent une forme convexe sur leur face extérieure 21 a et une forme plane sur leur face intérieure 21 b.
Chacun des pistons 21 adjacents sont reliés solidement à l'aide d'une l iaison pivot constitué par un axe 22 traversant transversalement les extrémités de deux pistons 21 adjacents.
Chaq ue piston 21 présente u n évidement 23 de forme parallélépipédique dont deux parois 23a, 23b sont disposées transversalement aux axes 22 assurant la liaison des pistons 21 adjacents.
Dans cet évidement 23 et entre ces deux parois 23a, 23b, il est disposé une biellette 24 composée ici de deux biellettes 241 , 242 disposées côte à côte et séparées d'un espacement 24c. Ces deux biellettes 241 , 242 sont maintenues par une l iaison pivot réal isée par un axe 25 traversant transversalement les deux parois 23a, 23b ainsi que la tête 24a de chacune des deux biellettes 241 , 242 de forme cylindrique. Cet axe 25 est ainsi disposé parallèlement aux axes 22 assurant la liaison des pistons 21 adjacents entre eux. Chacun des pistons 21 comporte également deux orifices 26a, 26b traversant, eux aussi parallèles aux axes 22, et réalisés sur la partie basse du piston 21 de part et d'autre de l'évidement 23. Ces deux orifices 26a, 26b sont destinés à accueillir chacun un prem ier moyen de gu idage 27 illustrés aux figures 1 , 2, 3 et 8 par des rouleaux 27.
Chacun des pistons 21 ne comporte que deux rouleaux 27 disposés chacun sur les faces latérales 21 c, 21 d du piston 21 . Selon le sens de rotation de l 'ensemble rotatif 20, i l est d isting ué u n rouleau de guidage antérieur 27a et un rouleau de guidage postérieur 27b dont les axes de rotation se trouve de part et d'autre de l'évidement 23 coaxialement aux orifices 26a, 26b. Le piston 21 possède de part et d'autre un profil approprié autorisant la rotation de chacun de ces deux rouleaux 27a et 27b.
Sur la même extrémité de leur surface extérieure 21 a, chaque piston 21 présente une encoche 28 semi circulaire transversale sur la largeur du piston 21 . A l'intérieur de cette encoche 28, il est disposé un dispositif porte- segments 29 présentant tout comme l'encoche 28 une forme semi-circulaire l'autorisant à pivoter dans l'encoche 28 selon l'axe 32 de pivotement du dispositif porte-segments 29.
Sur ce dispositif porte-segments 29, il est disposé deux segments 31 radiaux venants en saillie de la surface 21 a convexe du piston 21 . Chacun de ces segments 31 est poussé vers l'extérieur du dispositif 29 par l'action d'un ressort 33 disposé dans le dispositif 29.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 , 2, 3 et 8, la distance entre l'axe de liaison 22 de deux pistons 21 adjacents et l'axe 32 de pivotement du dispositif porte-segments 29 est constante.
Comme illustré plus précisément à l a fig u re 8, chacune des biellettes 24 est, comme il a déjà été mentionné plus haut, composée de deux biellettes 241 , 242 disposées côte à côte et séparées d'un espacement 24c. Chacune de ces deux biellettes 241 , 242 est reliée à un arbre de transmission 40 par l'intermédiaire d'une liaison pivot réal isée par un axe 34 traversant transversalement d'une part le pied 24b de chacune des biellettes 241 , 242 de forme cylindrique, et d'autre part un moyeu 41 de l'arbre de transmission 40 passant dans l'espacement 24c disposé entre les pieds 24b des deux biellettes 241 , 242.
II est bien entendu que ces deux biellettes 241 , 242 pourraient être reliées entre elles pour ne former qu'une seule et même pièce mécanique. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 2, les deux rouleaux de gu idages 27a et 27b présents sur les faces latérales 21 c, 21 d de chaque piston 21 sont reliés à ceux-ci par l'intermédiaire d'un dispositif de rappel 50 ou de rattrapage de jeux tels des amortisseurs hydrauliques 50 illustré à la figure 9.
Un amortisseur hydraulique 50 se compose d'un ensemble piston- cylindre dont les fuites internes sont calibrées. Le piston 51 est percé en son centre d'un diamètre calibré et une bille 53 munie d'un ressort 54 jouant la fonction de clapet de non retour, impose le sens de passage de l'huile par l'espace calibré 55 entre le piston 51 et le cylindre 52.
Dans ce mode de réal isation , une liaison fixe par l'intermédiaire d'une vis (non représenté), est effectuée entre le piston 21 et la première fixation 56 de l'amortisseur hydraulique 50 et une liaison pivot est effectuée à par l'intermédiaire d'un axe (non représenté) entre la seconde l iaison 57 de l'amortisseur hydraulique 50 et l'axe de rotation 27c d'un rouleau 27.
Une fois l'ensemble rotatif 20 assemblé, celui-ci est introduit à l'intérieur du corps monobloc 3 et enfermé à l'intérieur de l'enceinte statorique 2 lors du montage des flasques latérales 6a, 6b.
Une fois monté, l 'ensemble rotatif 20 délimite avec l'enceinte statorique 2 des chambres volumétriques 35.
Un circuit fermé d'huile (non représenté) est agencé dans les diverses parties de l'ensemble rotatif 20 afin de lubrifier les zones de contact entre les d ifférentes pièces en mouvement relatif les unes par rapport aux autres, comme c'est le cas des axes 25 et 34 assurant respectivement le maintien de la tête 24a et du pied 24b des biellettes 24. Ce circuit dit en carter sec comprend une pompe à huile ainsi qu'un réservoir d'huile tous deux disposés à l'extérieur de l'enceinte statorique 2. Un échangeur thermique est également agencé dans le circuit d'huile afin de refroidir celle-ci.
Il est à noter que le mode de réalisation consistant à disposer un amortisseur hydraulique 50 entre chaque piston 21 et rouleaux 27 de l'ensemble rotatif 20 et d isposer des moyens de guidage 7a, 7b en deux secteurs 71 et 72 pouvant se mouvoir en translation l'un par rapport à l'autre n'interd it pas les modes de réal isation consistant à n'util iser que les amortisseurs hydrauliques 50 entre chaque piston 21 et rouleaux 27 de l'ensemble rotatif 20 ou que les moyens de guidage 7a, 7b. Une fois le mécan isme 1 monté, celui-ci peut être utilisé en tant que moteur afin de produire un couple sur son arbre de transmission 40, ou bien en tant que pompe en entraînant ce même arbre de transmission 40 à l'aide d'un accouplement le reliant à un moteur extérieur.
II est bien entendu que l'une ou l'autre de ces applications nécessite des aménagements du corps monobloc 3 afin d'y créer des voies d'admission et d'échappement pour des applications de pompes, de moteurs à combustion externe ou moteurs fonctionnant par expansion vapeur mais aussi d'allumage pour des applications de moteurs à combustion interne.
Lors de la rotation de l'ensemble rotatif 20 à l'intérieur de l'enceinte statorique 2, les rouleaux antérieurs 27a de chacun des pistons 21 suivent la trajectoire de la surface de roulement 10a du moyen de guidage 7a, tandis que les rouleaux postérieurs 27b de chacun des pistons 21 suivent la trajectoire de la surface de roulement 10b du moyen de guidage 7b.
Les sommets du losange formé par les quatre pistons 21 suivent ainsi la trajectoire de la surface intérieure 4 du corps monobloc 3 de l'enceinte statorique 2 sans s'appuyer sur cette même surface 4.
Les segments 31 par l'intermédiaire du ressort 33 présent dans le dispositif porte-segments 29 assurent un contact glissant permanent sur la surface intérieure 4 du corps monobloc 3 de l'enceinte statorique 2.
La l iaison du dispositif porte-segment 29 dans son encoche 28 assure aux segments 31 un contact radial avec la surface intérieure 4 du corps monobloc 3 de l'enceinte statorique 2, ce qui permet de réduire leur usure et de conserver une bonne étanchéité des chambres volumétriques 35.
Lors du fonctionnement du mécan isme 1 , des phénomènes de dilation peuvent apparaître, la fonction de transfert entre les pistons 21 et l'arbre de transmission 40 est conservée et les dilatations ne vont engendrées qu'une rotation imperceptible de l'arbre de transmission 40 par rapport à une position de référence.
Au cours d'un fonctionnement prolongé avec une mauvaise lubrification pouvant entraîner l'usure de l'une des surfaces de roulement 10a, 10b ou de quelques rouleaux 27, les amortisseurs hydrauliques 50 agencés sur chacun des rouleaux 27 compenseront cette usure à chaque instant en venant effectuer le contact permanent entre les rouleaux 27 et les deux surfaces de roulement 10a et 10b. Dans le cas d'une usure globale des rouleaux 27, les surfaces de roulement 10a et 10b dans leur mode de réalisation à deux secteurs 71 et 72, vont augmenter le périmètre de leur surface de roulement 10a, 10b afin de venir compenser l'usure des rouleaux 27.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce mécanisme 1 , décrites ci-dessus à titre d'exemple, mais elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Le dispositif porte-segments 29 peut comporter u n d ispositif complémentaire de m ise en pression des segments 31 sur la surface intérieure 4 du corps monobloc 3 de l'enceinte extérieure statorique 2 afin de permettre l'utilisation d'un profil statorique d ifférent et d'augmenter le rapport volumétrique entre les chambres volumétriques 35, et le dispositif de rappel 50 illustré ici par des amortisseurs 50 peut être de tout type à condition qu'il assure le contact entre les moyens de guidage (27, 27a, 27b) et les surfaces de roulement (10a, 10b).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Mécanisme (1 ) à pistons (21 ) rotatifs comportant une enceinte extérieure (2) formant stator à l'intérieur de laquelle se déplace un ensemble rotatif (20) formant rotor, l'ensemble rotatif (20) comprenant :
- une pluralité de pistons (21 ) formant un polygone articulé, chaque piston (21 ) délimitant avec l'enceinte (2) une chambre volumétrique (35), et
- des premiers moyens de guidage (27, 27a, 27b) agencés pour coopérer avec des seconds moyens de gu idage (7a, 7b) comportant des surfaces de roulement (10a, 10b), afin de contraindre le polygone à réaliser un mouvement prédéterminé, et
le mécanisme (1 ) étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de rappel (50) maintenant le contact entre les moyens de guidage (27, 27a, 27b) et les surfaces de roulement (10a, 10b).
2. Mécanisme (1 ) selon la revendication 1 dans lequel le dispositif de rappel (50) est porté par l'ensemble rotatif (20).
3. Mécanisme (1 ) selon les revendications précédentes dans lequel le dispositif de rappel (50) comporte une pluralité d'amortisseurs (50) disposés entre un point fixe de chaque piston et un point de fixation mobile de chacun des prem iers moyens de guidage (27, 27a, 27b), tel l 'axe de rotation de rouleaux de guidage (27).
4. Mécanisme (1 ) selon l'une des revendications précédentes dans lequel le dispositif de rappel (50) est porté par l'enceinte extérieure (2).
5. Mécanisme (1 ) selon l'une des revendications précédentes dans lequel les seconds moyens de guidage (7a, 7b) sont portés par des flasques latéraux (6a, 6b) disposés coaxialement à l'enceinte extérieure (2) et servant à refermer celle-ci.
6. Mécanisme (1 ) selon l'une des revendications précédentes dans lequel les seconds moyens de guidage (7a, 7b) comportent deux secteurs (71 , 72) dont le premier (71 ) est fixé à l'enceinte statorique (2) et le second (72) est mobile en translation par rapport au premier, un dispositif de rappel (50) étant d isposé entre un point fixe du prem ier secteur (71 ) et un point mobile du second secteur (72) de chacun des seconds moyens de guidage (7a, 7b).
7. Mécanisme (1 ) selon l'une des revendications précédentes dans lequel un dispositif porte-segments (29) est monté pivotant selon un seul axe (32) sur chacun des sommets du polygone.
8. Mécanisme (1) selon la revendication 7 dans lequel le dispositif porte-segments (29) comporte un dispositif de mise en pression (33) des segments (31) sur l'enceinte statorique (2).
9. Mécanisme (1) selon l'une des revendications 7 à 8 dans lequel le dispositif porte-segments (29) comporte un dispositif complémentaire de mise en pression des segments (31) sur le stator (2), tel un piston hydraulique.
10. Mécanisme (1) selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un piston est relié par une seule biellette (24) ou par plusieurs biellettes (241, 242) présentant les mêmes axes de pivotement à l'arbre de transmission (40).
11. Mécanisme (1) selon l'une des revendications précédentes dans lequel deux pistons (21) adjacents sont reliés entre eux par une liaison pivot d'axe (22) parallèle à l'axe de rotation (30) de l'ensemble rotatif (20).
12. Mécanisme (1) selon l'une des revendications précédentes dans lequel les seconds moyens de guidage (7a, 7b) sont tournés vers l'axe de rotation (30) de l'ensemble rotatif (20).
13. Mécanisme (1) selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'ensemble rotatif (20) comporte un circuit de lubrification monté en circuit fermé.
14. Pompe comportant un mécanisme (1) selon l'une des revendications 1 à 13.
15. Moteur comportant un mécanisme (1) selon l'une des revendications 1 à 13.
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