FR2822895A1

FR2822895A1 - Mecanisme de moteur rotatif

Info

Publication number: FR2822895A1
Application number: FR0113733A
Authority: FR
Inventors: Herve Bouret
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: FR2822895B1

Abstract

Le mécanisme de moteur rotatif comporte un stator (26) comprenant un logement (36) de section circulaire, autour d'un axe géométrique (50), dans lequel tourne une pluralité d'ailettes de cloisonnement (19) solidaires en rotation d'un rotor (18), monté sur des paliers (33) de rotation autour d'un axe mécanique (40), pour former une pluralité correspondante de chambres élémentaires (13) de réception d'un gaz comprimé, l'axe mécanique (40) des paliers (33) est décalé par rapport à l'axe géométrique (50) du logement (36) et le rotor (18) présente une pluralité de puits (39) de coulissement des ailettes (19), et il est prévu des éléments (14, 15) de maintien d'une extrémité de chaque ailette (19) contre la surface interne du logement (36).

Description

La présente invention concerne un mécanisme de moteur rotatif.

Un moteur classique à pistons, bielles et vilebrequin, est de structure relativement complexe et présente un rendement limité, du fait, en particulier, qu'il ne produit sa force motrice que de façon discontinue pendant la durée d'un cycle complet de fonctionnement.

Le document FR 2 792 364 enseigne un moteur rotatif à ailettes, pour produire une force motrice de façon plus continue. Il comporte une pièce centrale, à section circulaire, logée dans une autre pièce à section en forme d'escargot. L'une quelconque des deux pièces constitue un stator et l'autre un rotor, dont l'axe géométrique de la pièce centrale constitue l'axe de rotation. Le stator porte une pluralité d'ailettes qui glissent radialement de façon étanche dans une pluralité correspondante de puits du stator. Les ailettes, rappelées en butée contre le rotor, forment des cloisons entre chambres et leur rotation fait évoluer leur longueur utile, c'est-à-dire la distance entre la pièce centrale, circulaire, et la surface, en escargot, du logement. Les volumes des chambres varient progressivement dans le même sens, ce qui permet de fournir un couple moteur par détente d'un gaz sous pression ou encore, par rotation de sens opposé, de comprimer du gaz.

La présente invention vise à proposer une autre solution pour fournir un mécanisme du type ci-dessus, ayant une constitution relativement simple.

A cet effet, l'invention concerne un mécanisme de moteur rotatif comportant un stator comprenant un logement de section circulaire, autour d'un axe géométrique, pour un rotor monté sur le stator par des moyens de palier de

rotation autour d'un axe mécanique et solidaire en rotation d'une pluralité d'éléments de cloisonnement angulaire délimitant une pluralité correspondante de chambres élémentaires de réception d'un gaz comprimé, caractérisé par le fait que l'axe mécanique des moyens de palier est décalé par rapport à l'axe géométrique du logement,

- le rotor est agencé pour permettre un mouvement radial des éléments de cloisonnement, et - il est prévu des moyens de maintien d'une extrémité de chaque élément de cloisonnement contre la surface interne du logement.

Le rotor, de forme quelconque, a nécessairement un rayon ou encombrement radial maximal qui est inférieur au rayon du logement, puisque les deux axes sont décalés. De ce fait, l'espace radial entre le rotor et la paroi du logement est minimal, voire nul, du côté de déport de l'axe mécanique, alors que, du côté opposé, l'espace radial est maximal. On conçoit donc qu'il est alors facile de prévoir, pour la section radiale du rotor, une forme telle que le volume des chambres croisse le long d'un demi-cercle de périphérie, ou secteur angulaire, du logement et décroisse ensuite. On peut ainsi utiliser le secteur angulaire à croissance de volume pour détendre de gaz comprimé, moteur, qu'on libère en fin du secteur. On peut au contraire utiliser le secteur opposé pour comprimer le gaz.

Lors de leur rotation, les éléments de cloisonnement sont radialement fixes par rapport au logement, ce qui facilite la résolution du problème d'étanchéité et évite les efforts mécaniques avec l'usure associée. C'est donc le rotor qui monte et descend radialement par rapport aux éléments de cloisonnement, ce qui ne pose pas de problème

puisque ces deux ensembles tournent ensemble. Le rotor produit ainsi une sorte de flux de marée montante et descendante qui produit la variation voulue de volume du gaz.

En d'autres termes, le rotor coopère avec les éléments de cloisonnement par sa vitesse ou dynamique radiale de phase par rapport à celles-ci, phase due au décalage d'axe, qui est d'un ordre de grandeur inférieure à la vitesse linéaire périphérique des éléments de cloisonnement, et ainsi cette dernière n'intervient pas dans le problème mécanique ci-dessus.

On comprendra que le mécanisme de moteur rotatif revendiqué peut tout aussi bien être un moteur, destiné à fournir une puissance motrice à un appareil externe, qu'un compresseur destiné à transmettre en interne, à un gaz à comprimer, une énergie mécanique reçue.

Avantageusement, le rotor présente une section en anneau sensiblement circulaire et les moyens de maintien des éléments de cloisonnement, par exemple des ailettes, comportent un moyeu d'appui des extrémités des éléments de cloisonnement opposées à celles en contact avec la paroi du logement, centré sur l'axe géométrique du logement.

Ainsi, les éléments de cloisonnement sont bloqués radialement entre deux surfaces concentriques, si bien que l'étanchéité des chambres élémentaires est facile à maintenir.

Pour alimenter les chambres élémentaires en gaz comprimé d'entraînement, le logement comporte avantageusement un renfoncement de transfert du gaz entre une chambre de combustion et les chambres élémentaires, la chambre de combustion étant alimentée en air comprimé par une série de compresseurs entraînés par, ou couplé à, des

turbines entraînées par du gaz provenant d'une première tubulure d'échappement du logement sensiblement diamétralement opposée à la chambre de combustion, avec de préférence une deuxième tubulure, de sortie basse pression, prévue angulairement en aval de la première tubulure et en amont de la chambre de combustion.

On recycle ainsi une partie de l'énergie du gaz détendu.

Dans une forme de réalisation avantageuse, il est prévu des moyens menants de came agencés pour coopérer avec des moyens de came menés, de réglage des volumes des chambres respectives en fonction des positions angulaires de celles-ci dans le logement.

En particulier, les éléments de cloisonnement peuvent alors comporter un chapelet de blocs adjacents dont une zone d'une surface latérale radialement externe, appartenant à une portion formant talon d'extrémité du bloc, est plaquée sur la paroi radialement externe du logement par des moyens de palier de maintien radial et dont une autre portion, angulairement distante de la portion formant talon par rapport à l'axe géométrique, comporte les moyens de came menés.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière du mécanisme à moteur rotatif de l'invention et de trois variantes, en référence au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 en est une vue en coupe radiale, la figure 2 en est une vue en coupe axiale, et - la figure 3 est une vue d'une première variante, homologue de la figure 1,

- la figure 4 est vue latérale en perspective illustrant schématiquement les deuxième et troisième variante, - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe, axiale respectivement radiale, de la deuxième variante, et - les figures 7 et 8 sont des homologues respectifs des figures 5 et 6, pour la troisième variante.

Le mécanisme représenté appartient ici à un moteur thermique de fourniture d'un couple mécanique entraînant une génératrice de courant alternatif. Le moteur, alimenté par deux jeux opposés en V de trois cylindres à deux temps, fonctionne selon quatre cycles, respectivement d'admission, de compression, de travail moteur par détente et d'échappement. On s'intéressera d'abord au troisième cycle, pour décrire les particularités mécaniques de l'invention.

Comme le montre la figure 1, le mécanisme comporte un bâti de stator ou bloc moteur 26, comportant un logement 36 dans lequel est monté un rotor 18. Le logement 36 présente une paroi interne à section de forme sensiblement circulaire, autour d'un axe géométrique 50 perpendiculaire au plan de la figure 1. Le rotor 18, dont l'encombrement radial est inférieur au diamètre du logement 36, présente dans cet exemple une section dont la surface externe, opposée à la paroi du logement 36, est circulaire.

Précisément ici, le rotor 18 a une section radiale formant un anneau, avec une surface interne parallèle à sa surface externe.

D'une façon générale, la section radiale des diverses pièces mécaniques liées à la rotation du rotor 18 peut varier selon la position axiale de cette section dans la pièce considérée, c'est-à-dire que le rotor 18 et le logement 36 peuvent par exemple être coniques. Pour la

simplicité de l'exposé, on suppose ici qu'ils sont cylindriques.

Le rotor 18 présente un axe géométrique 40, qui est aussi son axe mécanique de rotation, parallèle à l'axe 50 du logement 36 mais décalé radialement de celui-ci (voir aussi fig. 2). Le rotor 18 forme une sorte de couronne comportant une pluralité de puits radiaux 39, ici dix-huit, de coulissement radial, avec étanchéité, d'une pluralité correspondante d'ailettes ou palettes de cloisonnement angulaire 19 s'étendant radialement et régulièrement réparties angulairement. Chaque ailette 19 est en appui, par son extrémité tournée vers l'extérieur, contre la paroi du logement 36, sous l'effet d'éléments de maintien empêchant tout recul des ailettes 19 vers l'intérieur du logement 36. Dans cet exemple, ces éléments de maintien comportent une pièce tubulaire 14 à surface externe circulaire constituant une sorte de moyeu ou came d'appui des ailettes 19, parallèle, ou concentrique, à la paroi du logement 36.

La pièce d'appui 14 pourrait être flottante par rapport au stator 26, puisqu'elle constitue une cale interne entourée par les ailettes 19 qui, réciproquement, la bloquent radialement par leur appui sur la cale externe de confinement que constitue la paroi du logement 36. Toutefois, dans cet exemple, la pièce d'appui 14 est montée rotative sur deux paliers 15 à roulement à billes 32 portés par le stator 26 (voir aussi fig. 2). On limite ainsi le risque de vibrations parasites. Les puits 39 représentent donc des fentes à étendue radiale et axiale permettant aux ailettes 19 de traverser le rotor 18 pour rester en appui sur le moyeu 14.

Le rotor 18 est de même porté par deux paliers opposés 33 (fig. 2) du stator 26, mais décalés radialement par rapport à l'axe géométrique 50. Précisément, la surface extérieure du rotor 18 est sensiblement tangente à la paroi interne du logement 36, c'est-à-dire que les ailettes 19 occupent alors une position rentrée dans le rotor 18, comme illustré en partie supérieure gauche de la figure 1.

Exprimé autrement, la surface externe du rotor 18 est montée radialement et noie les ailettes 19. Dans la partie radialement opposée, les ailettes 19 occupent au contraire une position de sortie maximale. La surface du rotor 18 produit ainsi, à chaque tour, un flux montant de réduction de volume des chambres élémentaires 13 et un flux descendant selon la vitesse de phase évoquée au début, avec un déphasage de retard de 20 degrés d'une chambre élémentaire 13 à la suivante.

La figure 2, en coupe contenant les deux axes 40 et 50, illustre bien le décalage, ici vers la droite, de l'axe mécanique 40 du rotor 18 par rapport à l'axe géométrique 50 du logement 36.

Le rotor 18 constitue ainsi une came ou chaîne étanche d'entraînement, ici menée par les ailettes motrices 19, chaîne excentrique (40) par rapport au centre (50) du volume de logement 36 offert. Les ailettes 19 effectuent un pontage étanche entre la paroi interne du logement 36 et le moyeu 14 parallèle à cette paroi.

Dans cet exemple, les puits 39, à garnitures d'étanchéité 27 pour les ailettes 19 et à roulement d'étanchéité 28, sont dirigés vers l'axe mécanique 40 et ne présentent sensiblement pas de jeu qui permette aux ailettes 19 de pivoter légèrement dans le plan de la figure 1 pour s'orienter éventuellement vers l'axe géométrique 50.

De ce fait, les ailettes 19 sont toutes orientées vers l'axe mécanique 40 et seules celles des deux secteurs évoqués plus haut, à distance minimale ou maximale entre le rotor 18 et la paroi interne du logement 36, sont aussi orientées vers l'axe géométrique 50. Les autres ailettes 19, des secteurs en haut à droite et en bas à gauche de la figure 1, en quadrature avec le plan des deux axes 40 et 50, sont donc inclinées sur le rayon partant de l'axe géométrique 50 et passant par leur point d'appui sur le moyeu 14.

Les ailettes 19 présentent, en coupe radiale, une forme arrondie à l'une de leurs extrémités, ici radialement externe, pour conserver la longueur radiale voulue lors de leur léger pivotement relatif par rapport à la normale locale au moyeu 14, c'est-à-dire pour rester en appui sur leurs deux extrémités radiales, interne et externe, sur la paroi du logement 36, avec étanchéité, et sur le moyeu 14, sans toutefois risquer un coincement. En outre, l'extrémité externe de chaque ailette 19 comporte ici une garniture 17 de glissement, ou racleur, et d'étanchéité avec la paroi interne du logement 36.

Un secteur du logement 36 comporte un renfoncement ou cavité 30, présentant une distance accrue à l'axe 50, pour former une chambre de combustion d'un mélange d'air et de carburant tel que fouel ou GPL. La chambre de combustion 30 forme un ensemble fonctionnel avec une cavité 12 de moindre profondeur, de transfert de gaz brûlé sous pression, qui la prolonge circonférentiellement en aval pour la coupler à quelques chambres élémentaires 13. L'ensemble 12,30 est situé dans le secteur pour lequel le rotor 18 est sensiblement tangent à la paroi interne du logement 36, si bien que le rotor 18 et les extrémités des ailettes 19

rentrées constituent une paroi de fermeture de la cavité 12.

Sur la figure 1, le rotor 18 tourne dans le sens horaire et l'on peut voir que la chambre de combustion 30 est fermée, dans la direction circonférentielle, par deux ailettes 19 respectivement en amont et en aval de la cavité 12 communicant avec la chambre de combustion 30. Deux ailettes 19, en positions intermédiaires, sont en regard de la cavité 12 mais ne l'obturent pas puisqu'elles sont uniquement en appui sur le moyeu 14, sans moyen de rappel radial élastique vers l'extérieur, leurs extrémités externes restant donc au niveau de la surface du rotor 18.

En variante, en cas de présence d'éléments de rappel des ailettes 19 vers la paroi du logement 36, une limitation de course radiale peut être prévue.

En partant de la chambre de combustion 30, dans le sens horaire, les ailettes 19 délimitent une série de chambres élémentaires étanches 13 dont le volume est croissant sur un demi-cercle jusqu'à une tubulure 5 d'échappement des gaz brûlés, sensiblement diamétralement opposée à la chambre de combustion 30, puis décroissant sur le demi-cercle du logement 36 opposé à celui évoqué cidessus. Comme on l'aura compris, l'étanchéité axiale des chambres élémentaires 13 est assurée au niveau des deux parois d'extrémité du logement 36. La tubulure 5 alimente une turbine 3 d'entraînement d'un compresseur d'air 2, relié à une tubulure 1 d'entrée de l'air atmosphérique, pour l'alimentation de la chambre de combustion 30, comme expliqué plus loin.

Chaque chambre élémentaire 13 a globalement une forme de trapèze à flancs curvilignes dont la grande base est constituée par la portion d'extrémité utile, faisant

saillie du rotor 18, de celle des deux ailettes 19 concernées qui est la plus proche de la tubulure 5. Dans le secteur semi-circulaire partant de la chambre de combustion 30 et aboutissant à la tubulure 5, dans le sens horaire, chaque chambre élémentaire 13 emprisonne ainsi un volume ou masse déterminé de gaz sous pression, lorsque son ailette 19 aval sort du secteur angulaire de la cavité 12 et revient au contact de la paroi du logement 36. Le gaz emprisonné se détend en fournissant du travail lors de la rotation du rotor 18 puis est évacué par la tubulure 5.

Dans chaque chambre élémentaire 13, la pression exercée sur le rotor 18 représente une force normale à la surface du rotor 18, donc radiale. Il n'y correspond donc aucun couple. Cette remarque resterait globalement valable si le rotor 18 était de forme autre, non parfaitement circulaire, puisqu'une ondulation parasite de la surface de sa section radiale se traduirait par des couples résistants pour les surfaces d'un versant de l'ondulation, compensés par des couples moteurs pour l'autre versant. La pression sur la paroi du logement 36 est de même normale à celle-ci et, par principe, n'exerce aucun couple.

Par contre, dans le secteur du demi-cercle considéré, moteur (en haut à droite), comme l'ailette 19 amont ou antérieure d'une chambre élémentaire 13 considérée présente une longueur radiale utile (grande base) supérieure à celle de l'ailette aval (petite base), et que les surfaces de ces deux ailettes 19 sont sensiblement radiales, la même pression s'exerçant sur des surfaces opposées de tailles différentes provoque une force résultante circonférentielle d'appui sur l'ailette 19 amont qui produit un couple moteur par rapport à l'axe 40 du rotor 18. Ce dernier fournit ainsi la puissance voulue à un appareil externe, ici la

génératrice évoquée au début, couplée mécaniquement au rotor 18.

Comme on l'aura compris, les chambres élémentaires 13 du secteur opposé, de freinage, (en bas à gauche), allant de la tubulure 5 à la chambre de combustion 30, sont mises à l'évent par la tubulure d'évacuation 5 pour éviter qu'elles ne fonctionnent en compresseur provoquant, symétriquement, un couple résistant égal au couple moteur.

Le gaz à pression réduite qui y subsiste est toutefois comprimé lors de la rotation du rotor 18 mais sa pression limitée n'engendre qu'un couple résistant limité. Une deuxième tubulure d'échappement aval 6, en aval de la première tubulure 5 et en amont de la chambre de combustion 30, sensiblement à mi-parcours du secteur de freinage, a pour but de récupérer le gaz brûlé ainsi partiellement recomprimé, pour l'injecter dans une autre turbine de suralimentation référencée 3'', en aval d'une turbine semblable 3'elle-même en aval de la turbine de tête 3.

Les organes d'alimentation en air de la chambre de combustion 30 vont maintenant être décrits plus en détails.

L'air atmosphérique provenant de la canalisation d'entrée 1 est transféré vers la chambre de combustion 30 à travers les compresseurs 2, 2'et 2'', associés à des refroidisseurs aval de liaison respectifs 4, 4'et 4''.

Comme indiqué, le gaz d'échappement traversant la tubulure 5, d'échappement moyenne pression, entraîne la turbine 3 du compresseur 2 ainsi que la turbine 3'couplée à un arbre du compresseur 2', pour ensuite s'échapper dans l'atmosphère par une tubulure d'échappement basse pression 31. Le gaz provenant de la tubulure d'échappement à pression réduite 6 s'échappe de même par la tubulure 31 en sortie de la turbine 3''du compresseur 2''. Le refroidissement

effectué par les refroidisseurs 4, 4'et 4''permet, au niveau de chaque étage, de réduire la pression, afin de faciliter la compression aval et de limiter les contraintes thermiques. L'air haute pression issu du refroidisseur aval 4''traverse une tubulure de bifurcation 7 pour alimenter trois paires, dont une est représentée sur la figure 1, de cylindres à piston 20 disposés de façon symétrique par rapport à une zone d'entrée de la chambre de combustion 30.

Pour chacun des cylindres 20, un vilebrequin 29 commande une bielle 10 de manoeuvre d'un piston du cylindre d'admission 20 (fig. 2) fermé à une extrémité par une soupape 11 s'ouvrant vers l'extérieur, ou clapet antiretour, d'alimentation en air de la chambre de combustion 30, comportant un injecteur de carburant 9. Il est ici prévu un élément de rappel, un ressort 16, du clapet 11 vers sa position de fermeture du cylindre 20, dont l'action s'ajoute à l'effet de dépression exercé par le recul du piston. L'air comprimé provenant de la tubulure 7 est injecté dans le cylindre 20 par un injecteur de détente 8 puis comprimé par le piston pour s'échapper vers la chambre de combustion 30, lorsque la force de pression du piston excède celle de la pression de la chambre de combustion 30, à laquelle s'ajoute la force du ressort de rappel. La pression peut alors atteindre environ 120 bar, pour un échappement à 40 bar par la tubulure 5. La vitesse de rotation des ailettes 19 est ici de 1000 t/mn et la consommation est d'environ 13 g de carburant par kW-h. Le mélange combustible/air peut être un mélange pauvre, par exemple 1/40.

La chambre de combustion interne 30, munie des moyens classiques pour faire brûler le mélange gazeux, reste ainsi en permanence à haute pression puisque les cylindres 20

compensent les pertes de masse et pression du gaz capté par les chambres élémentaires 13. Il n'y a donc pas rupture de charge.

Comme représenté sur la figure 2, le moteur de la figure 1 entraîne une génératrice 25 de courant alternatif à la vitesse de 3000 t/mn à travers une roue avec arbre de couplage 24 portée par le bâti 26. Une roue intermédiaire, de démultiplication de vitesse 23, relie la roue 24 à une couronne interne de dents 22, radialement tournées vers l'axe 40, constituant l'une des extrémités du rotor 18, dont une couronne de dents radialement opposées 21 entraîne le vilebrequin 29.

Des indications chiffrées sur le présent exemple de réalisation vont maintenant être fournies. On conçoit qu'elles ont pour but de bien faire comprendre l'invention mais que celle-ci n'est pas limitée à ces valeurs.

Les ailettes 19 présentent une surface utile moyenne de travail de 36 cm2, avec une force de pression correspondante variant, pour 120 bar dans la chambre de combustion 30, d'environ 14 000 N et un couple de 2750 N. m, à environ 720 N et 157 N. m pour l'échappement (5) à 40 bar.

L'injection de carburant est effectuée par une pompe haute pression, 2000 bar. Le volume des chambres élémentaires 13

varie entre 45 et 156 cm3, moyenne efficace 71 cm3, avec une hauteur moyenne d'ailette de 6 cm. On atteint 3067 cm3, à partir des 18 ailettes, avec un coefficient 2,4 de volume entrée/sortie turbo. La consommation à 1000 t/mn est de 60 k t/h x 3067 cm3 = 184 k litres d'air/h. La masse d'air est de 184 k 1 x 1,293 g/l, soit 238 k l, (k = 1000), d'où l'on déduit qu'il correspond 5950 g de carburant. Le couple moteur est de 4390 N. m, compte tenu d'une perte de

charge d'un coefficient 1, 3. La puissance est ainsi de 4390 N. mx 104, 72 = 460 kW, ou 625 CV.

Le mécanisme décrit permet en particulier de réaliser une centrale de trigénération : force, chaleur, froid, par couplage avec les appareils appropriés. Il peut en outre être monté dans un véhicule à moteur hybride.

Dans la variante de réalisation de la figure 3, les éléments homologues de ceux des figures 1 et 2 portent la même référence, avec toutefois la centaine 1. Les ailettes 119, de cloisonnement angulaire du logement 136, sont ici au nombre de neuf. Chacune comporte, au niveau de son extrémité radialement externe, un mécanisme à volet 119V et came associée 119C destiné à régler le volume de la chambre 113 correspondante, plus précisément à le limiter par rapport à la réalisation précédente. Chaque ailette 119 comporte ici une âme 119P en forme de plaque se présentant en coupe radiale comme un bras ou rayon radial sur lequel est montée, ici enfilée, un bloc d'extrémité externe 119B de forme spéciale. Le bloc 119B porte le clapet ou volet 119V, articulé dans une partie arrière de talon 119T par un axe 119A, parallèle aux axes 140 et 150 et situé à l'extrémité radialement extérieure du bloc 119B, donc adjacent à la paroi du logement 136. Dans toute la présente description, les directions radiales et circonférentielles se réfèrent à la forme générale de l'ensemble moteur, c'est-à-dire à l'axe 140 et/ou 150, sauf indication contraire.

Le volet pivotant 119V s'étend sensiblement dans une direction circonférentielle, ou périphérique, par rapport au logement 136 et son extrémité libre de nez 119N s'appuie sur la surface de la came 119C, appartenant au bloc 119B de l'ailette 119 qui précède, le rotor 118 tournant ici dans

le sens horaire. Comme illustré, la surface de came 119C ne présente, dans sa zone la plus radialement externe 119C1, qu'une inclinaison très limitée par rapport à la direction radiale à l'axe mécanique 140. La zone radialement externe 119C1 est ainsi globalement à orientation presque circonférentielle par rapport à l'axe de pivotement 119A du volet 119V dont l'extrémité libre s'appuie dessus. En conséquence, le pivotement du volet 119V est très sensible à la variation de distance entre son axe 119A et le point d'appui du nez 119N sur la came 119C en regard. La zone 119C1 se poursuit, vers l'axe mécanique 140, par une zone 119C2 à surface, de profil sensiblement parabolique en coupe radiale, dont l'orientation devient progressivement

sensiblement circonférentielle, c'est-à-dire parallèle à la paroi voisine du logement 136, lorsqu'un point courant s'éloigne de celle-ci, en se rapprochant de l'axe 140. Plus précisément, la zone 119C2 s'oriente progressivement vers le bloc 119B de l'ailette 119 arrière portant le volet 119V qui coopère avec la came 119C considérée. Le pivotement de tangage du volet 119V est donc alors moins sensible au déplacement de son point d'appui, c'est-à-dire aux variations de distance entre extrémités libres des deux ailettes voisines 119 considérées, variations dues au fait que les âmes 119P successives des ailettes 119 présentent mutuellement des angles qui varient légèrement du fait du décalage entre les axes 140 et 150.

Dans cet exemple, le bloc d'extrémité 119B des ailettes 119 comporte une roulette 119G qui roule sur un moyeu 114, homologue du moyeu 14, d'axe géométrique 150.

Les volets 119V et leurs pourtours de contact avec les pièces associées sont étanches aux gaz et ont pour but de régler, en le limitant, le volume des chambres élémentaires

113 en fonction de leur position angulaire instantanée, en particulier dans le secteur moteur en aval de la cavité 112.

En effet, dans l'exemple précédent, la profondeur des chambres 13, donc leur volume, dépendait de la position angulaire instantanée de la chambre 13 considérée et du décalage entre les axes 40 et 50. Ce décalage permet d'engendrer le couple moteur, par croissance du volume des chambres 13. Précisément, le couple moteur représente la différence entre les longueurs de deux tronçons radialement externes de deux ailettes voisines 19 qui émergent progressivement de la surface du rotor 18 lorsqu'elle recule radialement par rapport à celles-ci, du fait du décalage des axes 40 et 50, selon le phénomène de flux montant et descendant expliqué plus haut.

Les extrémités des parties émergées sont ainsi disposées selon des points espacés d'une spirale par rapport à la surface du rotor 118. Le couple moteur correspond donc à la différence de longueur radiale des tronçons émergents des ailettes 19. Le tronçon émergent de l'ailette 19 arrière d'une chambre 13 reçoit ainsi de celle-ci une force de pression de freinage et le tronçon de l'ailette 19 avant, un peu plus long radialement, reçoit donc, de la chambre 13, une force de pression motrice légèrement supérieure.

La force motrice sur le tronçon avant représente la somme de la force de pression exercée sur la zone de surface du tronçon avant exactement opposée (radialement de même position) au tronçon de l'ailette 19 arrière, et d'un complément de force motrice exercée sur l'excédent de longueur, ou surface, que présente le tronçon avant. Cet excédent de longueur correspond à la longueur de la partie

qui vient d'émerger hors du rotor 18 depuis que l'ailette 19 avant est passée de la position de l'ailette 19 arrière à celle qu'elle occupe alors. Globalement, seul cet excédent de surface est moteur puisque la surface du tronçon d'ailette 19 arrière et celle en regard, de même taille, du tronçon de l'ailette 19 avant subissent des pressions égales et circonférentiellement opposées dont les couples antagonistes, respectivement résistant et moteur, s'annulent. Le volume correspondant dans les chambres 13 est un volume mort du point de vue moteur, qui entraîne une consommation inutile de gaz.

Dans les diverses variantes illustrées par les figures 3 à 7, le volume mort évoqué ci-dessus n'existe pas. Les zones antagonistes de même surface des deux tronçons opposés d'ailette (ou équivalent) ont été supprimées, pour ne laisser que la zone motrice de surface excédentaire de l'ailette 19 avant.

Pour cela, dans le cas de la figure 3, les volets 119V remplacent fonctionnellement la paroi externe du rotor 18, c'est-à-dire constituent, entre autres, les parois respectives, radialement internes, des chambres élémentaires 113.

Comme l'axe de pivotement 119A du volet 119V est placé en extrémité de l'ailette arrière 119 considérée, et que le nez 119N du volet 119V coopère avec l'ailette 119 adjacente en avant pour monter et descendre le long de celle-ci en fonction de la forme de la came 119C, le volet 119V masque la paroi externe du rotor 18 ainsi que le tronçon émergé de l'ailette 119 arrière (zone évoquée ci-dessus à effet résistant, de freinage) qui porte le volet 119V. Les chambres élémentaires 13, à section radiale sensiblement trapézoïdale, à bases droites (19) et à côtés circulaires

(rotor 18 et logement 36), sont ainsi remplacées par des chambres élémentaires 113 à section radiale sensiblement triangulaire, limitée par la paroi du logement 136, le volet 119V et la partie d'extrémité, radialement externe, du bloc 119B de l'ailette avant 119 (constituant la surface excédentaire motrice), dans la mesure où le nez 119N du volet 119V la démasque. La suppression de la zone représentée par la petite base (tronçon d'ailette 19 arrière) des chambres élémentaires 13 fait ainsi disparaître la force de freinage correspondante. Hormis les parois radialement latérales de chambre élémentaire 113 (paroi locale du logement 136 et volet 119V), sensiblement sans effet sur le couple moteur, la troisième paroi démasquée du triangle (ailette 119 avant) est totalement motrice, aucune paroi ne présentant un couple de freinage.

Le démasquage du tronçon d'extrémité radialement externe du bloc 119B de l'ailette 119 avant, par pivotement du volet 119V plaqué par la pression du gaz sur la came 119C, détermine la longueur radiale accessible aux gaz, donc la force ou couple moteur appliqué au rotor 118.

Le pivotement du volet 119V dépend de deux paramètres.

Le premier correspond à la variation d'écartement des extrémités radialement externes des deux ailettes 119 considérées, entre axes 119A. En effet, l'angle mutuel des ailettes 119 évolue tout au long de chaque rotation du rotor 118, du fait du décalage des axes 140 et 150, produisant un mouvement d'éventail rapprochant ou éloignant les extrémités libres des ailettes 119, qui sont montées sensiblement radiales à l'axe mécanique 140. De ce fait, les axes de pivotement 119A successifs sont à une distance mutuelle minimale lorsque les ailettes 119 sont dans la zone de la cavité 112. Dans cette position relative, la

came 119C repousse radialement vers l'extérieur le nez 119N du volet 119V, qui est alors presque plaqué sur la paroi du logement 136, en ne laissant qu'un volume minimal de chambre élémentaire 113. Le gaz brûlé sous pression de la cavité 112 est injecté dans le volume subsistant ci-dessus.

Avec la rotation des ailettes 119, la distance entre les axes 119A des ailettes 119 en aval de la cavité 112 s'accroît progressivement, le profil de la came 119C réglant la sensibilité du pivotement par rapport à cette distance circonférentielle, qui elle-même est fonction de la position angulaire instantanée de la chambre 113 considérée dans l'ensemble moteur. Le nez 119N du volet 119V considéré se déplace en glissant sur la came 119C, sensiblement en direction de l'axe mécanique 140. Le pivotement correspondant des volets 119V vers l'axe mécanique 140 augmente ainsi la hauteur radiale, et donc le volume, des chambres élémentaires 113.

La forme de la came 119C peut en particulier être prévue pour que les volets 119V restent sensiblement normaux à des rayons fictifs associés, partant de l'axe mécanique 140 du rotor 118, c'est-à-dire que les volets 119V s'étendent sensiblement à angle doit des ailettes 119, dans la direction circonférentielle locale par rapport à l'axe mécanique 140, donc parallèlement à un cercle centré sur celui-ci. La pression gazeuse exercée sur les volets 119V correspond ainsi toujours à une direction de force résultante qui passe par l'axe mécanique 140, donc sans couple associé, en particulier susceptible de freiner.

La forme ci-dessus de la came 119C n'est cependant pas obligatoire, une chambre élémentaire 113 pouvant, dans une position angulaire déterminée (associée à un point déterminé d'appui du nez 119N sur la came 119C), présenter

un écart de fermeture, c'est-à-dire être plus, ou moins, fermée que dans le cas exposé ci-dessus, et détendre moins, respectivement plus, les gaz. La forme de la came 119C peut en effet être prévue pour que les autres points d'appui, pour les autres écartements entre blocs 119B associés aux autres positions angulaires des autres ailettes 119, correspondent à des inclinaisons de volets 119V telles que les autres chambres élémentaires voisines 113 du secteur moteur considéré compensent globalement l'écart de détente de la chambre élémentaire 113 considérée. Ainsi, d'une façon générale, la forme des cames 119C permet de déterminer une loi de détente en fonction de la position angulaire dans le secteur moteur.

La présence de la came 119C permet donc de moduler la vitesse de croissance du volume des chambres élémentaires 113, donc la détente motrice, selon leur position angulaire. La came 119C détermine le volume de chambre élémentaire 113 en fonction de la position angulaire de celle-ci
En effet, il peut être souhaitable de maîtriser la valeur du couple moteur en chaque position angulaire dans le secteur moteur, en aval de la cavité 112. En particulier, la détente adiabatique des gaz dans ce secteur provoque leur refroidissement et donc une baisse de pression correspondante. Il peut donc par exemple être souhaitable de limiter la baisse de pression dans les chambres élémentaires 113 haute pression, situées juste en aval de la cavité 112, en restreignant, par une adaptation spécifique de la forme de la came 119C, le pivotement des volets 119V à partir de leur position la plus radialement externe, de fermeture de chambre élémentaire 113, quasiment circonférentielle. C'est donc la partie d'extrémité

radialement externe 119C1, à orientation fortement radiale, de la came 119C qui est concernée. En pareil cas, donc en variante, son inclinaison moyenne sur un rayon fictif (ou âme 119P) de l'axe mécanique 140 est augmentée par rapport à la forme décrite plus haut. En d'autres termes, on supprime la forme de la zone 119C1, sensiblement de fond de parabole, pour ne conserver que la forme de la zone 119C2 sensiblement en branche de parabole, la zone 119C2 étant alors étendue radialement jusqu'à l'extrémité libre du bloc 119B.

On comprendra que le mot parabole ici employé a uniquement un but didactique pour indiquer une surface dont la pente varie de façon continue dans cet exemple. Il ne s'agit pas d'une forme obligatoire et, de façon générale, d'autres formes pourraient convenir.

Dans le cas ci-dessus, si le nez 119N est maintenu un peu relevé par rapport au cercle de trajectoire de rotation associé par rapport à l'axe mécanique 140, et masque donc un peu trop le bloc 119B avant, le volet 119V subit une force de pression résultante passant devant l'axe mécanique 140, c'est-à-dire un couple moteur. En d'autres termes, le volet 119V constitue alors fonctionnellement une partie de la paroi avant de la chambre 113, tout comme l'arrière du bloc 119B de l'ailette 119 avant.

Les variantes suivantes vont maintenant être décrites en détail, après en avoir ci-dessous expliqué brièvement la constitution et le principe de fonctionnement.

En variante de la réalisation ci-dessus, le mécanisme de restriction, ajustée angulairement, du volume des chambres 113 (volet 119V) peut se présenter sous une forme totalement différente et être monté mobile sur le rotor

(118) ou le stator (26). En particulier, les âmes 119P sont omises et la fonction des ailettes 119 est assurée par des blocs 219,319 équivalents des blocs 219B.

Ainsi, chaque bloc ou secteur rotatif 219,319 (équivalent d'une ailette 119, à volet 119V) de paroi périphérique du rotor (118), limitant une chambre élémentaire (113), est mobile angulairement en tangage, pour rester sensiblement orienté de façon circonférentielle par rapport à l'axe mécanique (140) du rotor (118), alors que la partie arrière de talon 219T, 319T glisse sur la paroi du logement (136), d'axe géométrique (150).

A cet effet, les volets pivotants 119V et les cames associées 119C qui les maintenaient sensiblement parallèles à la surface périphérique du rotor 118, sont remplacés, dans les exemples suivants, par un chapelet d'une pluralité correspondante des blocs pivotants ou secteurs 219,319 de garniture de la surface périphérique elle-même du rotor 118, constituant globalement une sorte de manchon cylindrique de remplissage du volume mort des chambres 13, 113 des exemples précédents.

Par un pivotement en tangage, réglé individuellement, de chacun des blocs 219,319, le chapelet de blocs 219,319 prend extérieurement une forme en dents de scie qui présentent des hauteurs spécifiques à chaque position angulaire de bloc 219,319, hauteurs qui sont mesurées par rapport à l'axe mécanique 140,240 et donc proportionnelles à la distance entre les axes mécanique (140) et géométrique (150) du logement (136).

Tout comme les ailettes 119, l'extrémité arrière ou talon 219T, 319T de chaque bloc 218,318 constitue une surface radiale de dent tournée vers l'arrière, qui constitue le segment de surface motrice. Un palier

maintient radialement le talon 219T, 319T contre la paroi radialement externe du logement (136) afin d'éviter les fuites périphériques, et les angles de tangage des blocs 219,319 sont individuellement réglés par un palier-came agissant en un point du bloc 219,319 angulairement décalé, en avant du talon 219T, 319T, ce qui permet d'engendrer un mouvement de tangage dont l'amplitude instantanée ajuste le volume de la chambre élémentaire 213,313 considérée, limitée par la paroi locale du logement (36) et la surface radialement externe du bloc 219,319 considéré.

La deuxième variante va maintenant être décrite en détail, en référence aux figures 4 à 6.

La figure 4 illustre schématiquement, en vue latérale en perspective, les liaisons mécaniques entre les constituants principaux des figures détaillées 5 et 6. Sur les figures 4 à 6, les éléments homologues de ceux des figures précédentes portent la même référence, précédée de la centaine 2, sauf exception indiquée.

La figure 4 représente essentiellement deux sousensembles mutuellement couplés en rotation.

Le premier sous-ensemble, d'axe géométrique 250, comporte la pluralité de blocs 219, générateurs de couple moteur, constituant une sorte de chapelet rotatif de maillons de chaîne de bicyclette, juxtaposés bout à bout de façon étanche, et présentant les dents de scie de hauteur évolutive évoquées plus haut. Comme expliqué plus loin, les blocs 219 ont la fonction des ailettes 19, pour régler le volume des chambres élémentaires 213. Ils ont en plus ici une fonction mécanique, de transmission du couple vers l'extérieur, qu'exerçait le rotor 18. Le chapelet de blocs 219 est monté dans un logement en cage d'écureuil 236 du

stator 226, limité radialement par deux parois, externe 236A (esquissée sur la figure 4) et interne 236B.

Le deuxième sous-ensemble est l'homologue du rotor 18, mais déporté axialement hors du chapelet de blocs 219. Le rotor 218 comporte une roue dentée 222R d'axe mécanique 240, de couplage des blocs 219 avec l'extérieur, pour entraîner la génératrice 25, non représentée. La roue 222R porte et est solidaire d'une couronne d'une même pluralité de reliefs axiaux tournés vers les blocs 219, ici des tiges de couplage 242 régulièrement espacées angulairement, dans cet exemple neuf tiges 242 parallèles espacées à 40 degrés, qui pénètrent dans des ajutages respectifs 241 (un seul est dessiné), débouchants ou non à l'extrémité opposée, des neuf blocs 219 (représentés partiellement) occupant des positions angulaires homologues de celles des tiges 242.

L'ensemble constitue ainsi une sorte de cage d'écureuil à deux axes décalés parallèles 240 et 250.

La position du logement 236 et de son axe géométrique 250 est évoquée, sur la figure 4, par un cercle centré sur le chapelet de blocs 219 et décentré par rapport à l'axe mécanique 240. Chaque bloc 219 est constitué par une pièce occupant ici un secteur de 40 degrés, pleine ou creuse, dont la surface radialement externe, en regard de la paroi radialement externe 236B du logement 236, est étanche au gaz des chambres élémentaires 213, non représentées en détail. Chaque ajutage 241 de passage longitudinal présente une section allongée, donc un jeu, dans la direction radiale du bloc 219, afin que la tige de couplage 242 associée puisse monter et descendre radialement, puisque la roue de couplage 222R est axée sur l'axe mécanique 240 et non sur l'axe géométrique 250 du chapelet

de blocs 219. Les paliers correspondants ne sont pas représentés sur la figure 4.

La roue de couplage 222R présente une forme d'anneau ou cylindre creux. Elle comporte une couronne interne de dents 222 couplée à une roue dentée à arbre de sortie 224, pour le couplage à la génératrice 25. Une roue dentée de liaison 221 est aussi couplée à la roue 222R, par une couronne externe de celle-ci, pour y coupler le vilebrequin 229.

La figure 5 est une vue latérale, dans un plan axial, représentant, de façon plus détaillée, la configuration de la figure 4, et en particulier les paliers. La figure 6 représente les mêmes éléments, dans un plan de coupe radial. On omettra donc de répéter la description cidessus.

Comme le montre la figure 6, les blocs 219 constituent chacun une sorte de chariot tripode, avec deux appendices supports arrière constituant des patins de support axial anti-roulis 219G, disposés symétriquement à distance axiale, et, à distance circonférentielle, ou angulaire par rapport à l'axe géométrique 250, une roulette avant centrale 219C constituant une came menée réglant l'inclinaison du bloc 219 vers l'avant, donc son angle de tangage.

La paire de patins 219G fait radialement saillie du talon 219T du bloc 219 considéré et ils s'appuient sur deux paliers circulaires 215, ici rotatifs, de maintien radial, axialement opposées, axés sur l'axe géométrique 250, donc parallèles à la paroi radialement externe 236A du logement 236. Les paliers rotatifs 215 sont portés par deux roulements à billes respectifs 215B en appui sur deux zones d'extrémité respectives de la paroi radialement interne

236B, d'axe géométrique 250, du logement 236. Les patins 219G servent donc d'appui radial. Dans cet exemple, ils peuvent glisser sur les paliers 215, ce qui n'est pas ici une nécessité, puisque ceux-ci sont rotatifs. Globalement, les blocs 219, avec les paliers rotatifs 215, et la roue 222R, avec les tiges 242, constituent un rotor déformable (218).

La roulette avant 219C est montée rotative sur un axe, parallèle aux axes 140 et 150, porté par le bloc 219 considéré et elle fait saillie d'une cavité du bloc 219 ouverte radialement vers l'intérieur, pour rouler sur une piste-came 215C de la surface externe de la paroi interne 236B du logement 236, qui constitue un palier cylindrique fixe, ici circulaire et axé sur l'axe mécanique 240. Le palier-came 215C est situé ici à mi-longueur axiale (fig.

5) du logement 236, entre les paliers circulaires rotatifs 215, qu'il sépare axialement. Le palier-came central 215C fait, dans cet exemple, radialement saillie vers l'extérieur de la paroi interne tubulaire 226B du logement 236 dont il est solidaire, la paroi interne 236B constituant un moyeu portant les paliers rotatif 215 et fixe 215C.

En variante, les ajutages 241 sont omis et les tiges 242 constituent les axes des roulettes 219C.

Comme le montre la figure 5, la hauteur de saillie cidessus est variable (plus grande à droite) avec la position angulaire d'un point courant, du fait du décalage entre les axes mécanique 240 et géométrique 250. Le nez 219N du bloc 219 de droite de la figure 5 est donc relevé et la chambre élémentaire 213 associée est donc de plus faible volume (moins motrice) que celle de gauche. La paroi interne 236B forme, avec une paroi externe 236A du logement 236 et deux

parois frontales associées d'extrémité radiale du logement 236, une cage torique pour les blocs 219. La roulette 219C constitue une came, ou palpeur, menée radialement par le palier-came menant fixe 215C d'axe mécanique 240, pour commander l'inclinaison en tangage du bloc 219.

Comme le montre la figure 6, chaque bloc 219 présente un profil latéral sensiblement rectangulaire allongé dans la direction circonférentielle, avec la partie antérieure de nez 219N légèrement aplatie radialement, en contact étanche de glissement radial avec la partie postérieure de pied 219P du bloc 219 qui précède. La surface radialement externe 219V des blocs 219 présente toutefois un profil latéral en arc de cercle pour épouser celui de l'intérieur de la paroi externe 236A du logement 236.

La hauteur radiale de chaque bloc 219 est maximale au niveau des patins 219G, portés par les paliers fixes 215 d'axe 250, et correspond à la distance radiale entre les paliers fixes 215 et la paroi externe 236A, d'axe 250. Les talons 219T des blocs 219 occupent ainsi une position radiale fixe dans le logement 236. Par contre, chaque bloc 219 peut légèrement pivoter en tangage autour d'un axe fictif parallèle aux axes 240 et 250 lorsque la surface locale du palier-came fixe 215C portant la roulette 219C se dérobe , c'est-à-dire s'éloigne de la paroi externe 236A, et inversement. La force de pression centripète du gaz, éventuellement complétée par des moyens de rappel interne radial, est effet supérieure à la force centrifuge. Or, le mouvement de plongée radiale évoqué ci-dessus existe, puisque le palier-came fixe 215C est axé sur l'axe mécanique 240, décalé de l'axe géométrique 250 de la paroi externe 236A du logement 236 et des paliers fixes 215. De façon plus générale, pour que l'effet de commande d'angle

de tangage s'exerce, il faut que la distance radiale, entre, d'une part, les paliers circulaires (rotatifs ou non) (215), d'axe géométrique 250 de référence de position radiale, et, d'autre part, le paliers-came fixe 215C, varie selon la position angulaire considérée par rapport à l'axe mécanique (140) (ou géométrique 150). On peut donc prévoir, comme ici, un palier-came fixe 215C circulaire, mais à axe mécanique 140 décalé de celui du ou des paliers circulaires fixes 215 associés. Toutefois, le palier-came 215C pourrait aussi être légèrement déformé par rapport à la forme circulaire. Cela offre tout degré de liberté pour régler l'évolution de l'inclinaison en tangage des blocs 219 lors de chaque révolution du rotor 218 et donc la courbe de variation correspondante, dans le temps et selon la position angulaire, des volumes des chambres élémentaires 213 limitées radialement par la paroi externe fixe 236A et par les surfaces externes respectives 219V des blocs 219.

Pour permettre le pivotement évoqué ci-dessus, la zone la plus en arrière de la surface 219V au niveau du talon 219T, angulairement en arrière des patins 219G, est en fait légèrement arrondie selon un arc de cercle (non représenté) centré sur un axe (fictif) de pivotement passant par les deux extrémités d'appui des patins 219G sur les paliers rotatifs 215. Le rayon d'arrondi peut même être réduit, si l'on prévoit que le centre du cercle de pivotement soit radialement déporté dans le talon 219T lui-même, à l'extérieur des patins 219G, ces derniers glissant alors légèrement sur le palier 215 à chaque pivotement.

Les surfaces de bout en regard, de nez 219N et de talon 219T, à orientation sensiblement radiale par rapport à l'axe 250, des blocs 219 juxtaposés, présentent un léger arrondi en vue axiale, axé sur l'axe fictif de pivotement,

évoqué ci-dessus, traversant le talon 219T ou les patins 219G, du bloc 219 postérieur, afin que l'arrondi convexe de la surface antérieure de nez 219N puisse glisser sur l'arrondi concave de la surface postérieure de talon 219T du bloc 219 antérieur.

L'étanchéité radiale, entre les surfaces de bout en regard des blocs 219 successifs, est assurée par des garnitures ou joints 219J implantés ici dans trois rainures à extension axiale de la surface du nez 219N.

La figure 6 illustre le fait que les tiges de couplage 242 ont un mouvement de va et vient axial dans les ajutages respectifs 241 selon leur position angulaire, les tiges 242 inférieures du dessin, en amont de la chambre de combustion 230, étant déportées à l'extrémité extérieure de leur ajutage respectif 241, alors que les tiges 242 aval sont situées près de l'extrémité interne de l'ajutage 241.

Sur la figure 6, si l'on observe les cercles représentant le palier rotatif 215, d'axe 250, et le palier-came 215C, d'axe 240, on constate que leur distance est maximale en bas de la figure. De ce fait, les surfaces externes 219V des blocs 219 inférieurs sont plaquées sur la paroi externe 236A, donc avec des chambres élémentaires 213 de volume sensiblement nul. Par contre, comme la surface du palier-came 215C s'est rapprochée de l'axe 250 dans la partie haute de la figure 6, les roulettes 219C ont suivi et ont donc abaissé radialement les nez 219N des blocs 219 considérés, démasquant des surfaces de bout de talon 219T formant dents d'entraînement. Les surfaces externes 219V des blocs 219 supérieurs sont donc inclinées sur la paroi externe de logement 236A locale et sont en contact avec celle-ci selon une génératrice du cercle d'arrondi de talon évoqué précédemment, ici non représenté. Le mouvement de

tangage des blocs 219, sous l'effet des roulettes 219C menées radialement par le palier-came menant 215C, détermine ainsi un recul radial, de la surface 219V, qui ouvre une chambre 213 de forme sensiblement triangulaire à côtés curvilignes. Les surfaces 219V étant fonctionnellement homologues des volets 119V, les avantages mentionnés au sujet de ceux-ci se retrouvent ici.

Les figures 7 et 8 illustrent une autre variante du mécanisme moteur de l'invention. Plus précisément, il s'agit d'une variante de la variante des figures 5 et 6, qui en diffère essentiellement par le fait que la couronne angulairement discontinue de tiges 242 de rotor est remplacée par une couronne continue globalement cylindrique 342 du rotor 318, d'axe mécanique 340.

Comme le montre la figure 7, homologue de la figure 5, et qui en reprend les références, avec toutefois la centaine 3, pour les éléments homologues, la paroi interne 236B du logement 336 est doublée, sur une certaine longueur, par une paroi parallèle radialement plus interne 336B. Les parois internes 236B et 336B délimitent un deuxième volume en couronne ou cage torique 336C logé dans le volume laissé libre par le premier volume torique 336, d'axe mécanique 340, logeant les blocs 319. Dans la cage 336C est logé un roulement à billes 315B constituant, avec la paroi interne 336B, un palier portant extérieurement la couronne globalement cylindrique 342 du rotor 318. Une extrémité de celle-ci, ici en forme de jupe 343, fait saillie axialement au-delà de la cage 336C et porte un pignon ou roue dentée d'extrémité radialement externe 343R (homologue de la roue dentée 222R) en prise, à travers un secteur évidé de la partie de stator 326 logeant la jupe

343, avec la roue à arbre de sortie 224, elle-même couplée au vilebrequin 229.

Chaque bloc 319, de réglage de volume chambre élémentaire 313 par pivotement de sa surface latérale radialement externe 319V, a globalement la même constitution qu'un bloc 219. Il en diffère essentiellement par les moyens de guidage en tangage et par la liaison mécanique de transmission de couple au rotor 318, c'est-àdire au cylindre 342.

Chaque bloc 319 comporte deux galets ou roulettes arrière 319C axialement opposées qui roulent sur deux pistes ou paliers 315C respectifs de la paroi radialement interne 236B du logement 336, d'axe géométrique 350. La partie de talon 319T des blocs 319 est ainsi maintenue en contact glissant avec la paroi radialement externe du logement 336. Comme le montre la figure 8, la partie avant, de nez, 319N de chaque bloc 319 est portée par une dent ou bras 342B respectif sensiblement radial du cylindre 342, logé dans un évidement ou trou borgne sensiblement radial 319S de la partie de nez 319N. Le bras 342B présente une section inférieure à celle de l'évidement qui le loge, afin de permettre le tangage du bloc 319. Plus précisément, pour faciliter la rotation de tangage, l'extrémité libre du bras 342B comporte un axe 342A, parallèle à l'axe 340, traversant un ajutage correspondant du bloc 319, ajusté pour éviter tout jeu avec l'axe 342A. Les bras 342B constituent ainsi fonctionnellement un palier de came menante, séparant axialement les paliers 315C et coopérant avec la paroi des cavités 319S, constituant des cames menées.

En variante, l'extrémité libre du bras 342B se termine par une portion arrondie sur laquelle repose la surface

d'extrémité du trou borgne radial 319S, l'axe 342A étant omis.

Le talon 319T suit ainsi une trajectoire circulaire centrée sur l'axe géométrique 350 du logement 336, alors que le nez 319N suit une trajectoire circulaire centrée sur l'axe mécanique 340.

En variante, il peut être prévu une légère modulation du rayon du logement 336 selon la position angulaire considérée, le rayon de la piste 315 présentant la même modulation en valeur absolue. Ainsi, la variation du volume des chambres 313 selon leur position angulaire instantanée peut être contrôlée de façon optimale, comme expliqué plus haut.

Ainsi, le palier central menant 342, 342B comporte une pluralité de bras 342B sensiblement radiaux, de support radial des blocs 319 et de couplage en rotation entre les blocs 319 et le rotor 318,342. Les deux paliers 315C de came de maintien radial du chapelet de blocs 319 sont ainsi agencés pour mener les deux roulettes 319C respectives de chaque bloc 319, afin d'engendrer des rotations en tangage des blocs 319 autour des extrémités des bras 342B respectifs.

En variante, chaque paire de roulettes 319C est remplacée par un ressort rappelant radialement la partie de talon 319T contre la paroi externe 236A. Le ressort peut par exemple se présenter sous la forme d'un ressort hélicoïdal prenant appui sur la couronne cylindrique de rotor 342 d'axe mécanique 340, pour repousser radialement le talon 319T. On évite ainsi la nécessité du palier 315C d'axe géométrique 350. Le ressort peut être monté dans un trou borgne arrière, comme le bras avant 242B, dont il constitue ainsi un homologue arrière, mais de longueur

variable pour commander le tangage. Dans une autre forme de réalisation du ressort, celui-ci est de type à flexion, lame ou équivalent, et est solidaire, par une extrémité, de l'extrémité libre du bras 342B, formant rotule, pour tendre à appliquer, au bloc 319 considéré, un angle maximal de tangage, c'est-à-dire tendre à faire remonter radialement la partie de talon 319T contre la paroi externe 236A.

Ainsi, la partie avant de nez 319N est maintenue à distance radiale fixe de l'axe mécanique 340 par les éléments 319S, 342B de liaison avec le rotor 342 agencés pour permettre un mouvement de tangage du bloc considéré 319 sous l'effet de l'élément ressort de rappel radial en tangage d'une partie arrière de talon 319T du bloc vers une paroi externe 236A du logement, le ressort coopérant avec le rotor 342 soit par appui radial soit par solidarisation permettant une flexion du ressort. Dans ce cas, le ressort, de type à effet de flexion, présente une extrémité solidaire du rotor 342 pour repousser radialement la partie arrière, de talon, 319T du bloc 319. Le bras 342B pourrait ainsi être remplacé par ressort lame, éventuellement en spirale, reliant le rotor 342, ou un bras 342B, au bloc 319 pour communiquer à ce dernier un couple de tangage tendant à plaquer le nez 319N sur le rotor 342 et le talon 319T sur la paroi externe 236A. Le montage des éléments ci-dessus est de préférence tel que le centre de pivotement en tangage du bloc 319 est situé dans la partie talon 319T, afin que celle-ci reste au contact de la paroi 236A lorsque la pression des gaz de la chambre 313 fait tanguer le bloc 319, c'est-à-dire en abaisse radialement le nez 319N.

Dans d'autres exemples, les mécanismes décrits peuvent fonctionner en compresseur, par inversion du sens de

rotation. Les explications précédentes restent valables, la transmission de couple étant évidemment inversée.

La nomenclature ci-après représente la liste des éléments des diverses figures, avec, la cas échéant, entre parenthèses, la référence de l'axe de rotation associé.

Nomenclature 1 tubulure d'entrée d'air 2 compresseurs 3 turbine 4 refroidisseurs 5 tubulure d'échappement moyenne pression 6 tubulure d'échappement à pression réduite 7 tubulure de bifurcation 8 injecteur de détente 9 injecteur de carburant 10 bielle Il clapet 12 cavité, chambre de combustion 13 chambre élémentaire 14 moyeu d'appui des ailettes 19 (/axe 50) 15 paliers du moyeu 14, de maintien des ailettes 19 (/50) 16 ressort de fermeture du clapet 11 17 garnitures de glissement des bouts des ailettes 19 18 rotor (/40) 19 ailettes (/50) orientées vers axe 40 20 cylindres à piston 21 couronne externe d'extrémité du rotor 18, d'entraînement de vilebrequin 29 22 couronne interne d'extrémité du rotor 18, d'entraînement de la génératrice 25 23 roue intermédiaire démultiplicatrice 22/24 24 arbre de couplage du rotor 18 à la génératrice 25 25 génératrice couplée à roue 22 26 stator 27 garniture d'étanchéité de puits 3 28 roulement d'étanchéité

29 vilebrequin 30 chambre de combustion 31 tubulure d'échappement basse pression 32 roulement à billes de paliers 15 (/50) 33 paliers opposés du rotor 18 (/40) 36 logement (du rotor 18) (/50) 39 puits 40 axe mécanique du rotor 18 50 axe géométrique du logement 36 112 cavité, chambre 113 chambre élémentaire 114 moyeu (/150) 119 ailette, orientée vers axe 140 (/150) 136 logement 140 axe mécanique 150 axe géométrique 212 cavité 213 chambres élémentaires 215 paliers rotatifs circulaires opposés de maintien des blocs 219 (/250) 218 rotor 219 blocs de garniture de rotor, chariots 221 roue dentée de liaison 222R/229 222 couronne interne de dents (/240) 224 arbre de sortie 226 stator 229 vilebrequin 230 chambre de combustion 236 logement torique (/250) 240 axe mécanique 241 ajutage de réception des tiges 242 242 tiges d'entraînement de la roue 222R 250 axe géométrique 313 chambres élémentaires 318 rotor 319 blocs d'entraînement du rotor 318 326 stator

336 logement (/350) 342 couronne cylindrique du rotor 318 (/240) 343 jupe de la couronne 342 (/240) 119A axe de pivotement du volet 119V 119B bloc d'extrémité d'ailette 119 119C came 119C1 surface de came 119C2 surface de came 119G roulette de maintien d'ailette 119 sur le moyeu 114 (/150) 119N nez de volet 119V 119P plaque âme d'ailette 119 119T talon de volet 119V 119V volet d'ailette 215B roulements à billes des paliers rotatifs 215 (/250) 215C palier came de roulette avant 219C (/240) 219C roulette avant de bloc 219 219G patins (/250) 219J joint garniture de bloc 219 219N nez de bloc 219 219T talon de bloc 219 219V surface externe de bloc 219 222R roue dentée de couplage externe du rotor 218 (/240) 236A paroi externe du logement (/250) 236B paroi interne du logement (/250 ;/350) 315B roulement à billes support de la couronne 342 (/340) 315C palier-came fixe (/350) 319C roulettes arrière de bloc 319 (/350) 319N nez de bloc 319 319S cavité de bloc 319 319T talon de bloc 319 319V suface externe de bloc 319 336B deuxième paroi interne (/350) 316C cage pour couronne 342 de rotor 318 (/350) 342A axes des bras 342B (/340) 342B bras radiaux de la couronne 342 du rotor 318 (/350) 343R roue dentée de la jupe 343.

Claims

Revendications 1. Mécanisme de moteur rotatif comportant un stator (26,126, 226,326) comprenant un logement (36,136, 236, 336) de section circulaire, autour d'un axe géométrique (50,150, 250,350), pour un rotor (18,118, 218,318) monté sur le stator (26,126, 226,326) par des moyens (33, 222R, 315B) de palier de rotation autour d'un axe mécanique (40,140, 240,340) et solidaire en rotation d'une pluralité d'éléments de cloisonnement angulaire (19,119, 219,319) délimitant une pluralité correspondante de chambres élémentaires (13,113, 213,313) de réception d'un gaz comprimé, caractérisé par le fait que - l'axe mécanique (40,140, 240,340) des moyens de palier (33) est décalé par rapport à l'axe géométrique (50,150, 250,350) du logement (36,136, 236,336), - le rotor (18,118, 218,318) est agencé pour permettre un mouvement radial des éléments de cloisonnement (19,119, 219,319), et - il est prévu des moyens (14,15, 114,215, 315C) de maintien d'une extrémité de chaque élément de cloisonnement (19,119, 219,319) contre la surface interne du logement (36,136, 236, 336).
2. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel le rotor (18) est percé d'une pluralité de puits (39) de coulissement d'ailettes de cloisonnement (19).
3. Mécanisme selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le rotor (18) présente une section en anneau sensiblement circulaire.
4. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens (14,15) de maintien des éléments de cloisonnement (19) comportent un moyeu (14,15) d'appui des extrémités des éléments de cloisonnement opposées à celles

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en contact avec la paroi du logement (36), centré sur l'axe géométrique (50) du logement (36).
5. Mécanisme selon la revendication 4, dans lequel le moyeu (14,15) est porté par le stator (26).
6. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le rotor (18) comporte, à une extrémité, une première couronne (22) de dents d'entraînement d'un arbre de sortie (24), tournée vers l'axe (40) du rotor (18).
7. Mécanisme selon la revendication 6, dans lequel ladite extrémité comporte une deuxième couronne (21) de dents d'entraînement d'un vilebrequin (29), radialement opposée à la première couronne (22).
8. Mécanisme selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel un engrenage (23) de changement de vitesse de rotation est interposé entre la première couronne (22) et l'arbre de sortie (24).
9. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le logement (36) comporte un renfoncement (12) de transfert du gaz entre une chambre de combustion (30) et les chambres élémentaires (13).
10. Mécanisme selon la revendication 9, dans lequel la chambre de combustion (30) est alimentée en air comprimé par une série de compresseurs (2, 2', 2'').
11. Mécanisme selon la revendication 10, dans lequel les compresseurs (2, 2', 2'') sont couplés à des turbines (3,3', 3'') entraînées par du gaz provenant d'une première tubulure (5) d'échappement du logement (36) sensiblement diamétralement opposée à la chambre de combustion (30).
12. Mécanisme selon la revendication 11, dans lequel une deuxième tubulure (6), de sortie basse pression, est prévue angulairement en aval de la première tubulure (5) et en amont de la chambre de combustion (30).

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13. Mécanisme selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel la chambre de combustion (30) est alimentée en air comprimé par des cylindres (20), reliés aux compresseurs (2, 2', 2''), comportant en sortie des'clapets anti-retour respectifs (11) agencés pour être rappelés vers une position de fermeture par un effet de dépression provoqué par un recul d'un piston du cylindre considéré (20).
14. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel il est prévu des moyens menants de came (119C, 215C, 315C) agencés pour coopérer avec des moyens de came menés (119V, 219C, 319C), de réglage des volumes des chambres respectives (113,213, 313) en fonction des positions angulaires de celles-ci dans le logement (136, 236,336).
15. Mécanisme selon la revendication 14, dans lequel les moyens menés de came de réglage de volume comportent une pluralité de volets (119V) montés pivotants sur la pluralité d'éléments de cloisonnement respectifs (119) et agencés pour coopérer avec des moyens de came menants (119C) des éléments de cloisonnement (119) respectivement adjacents.
16. Mécanisme selon la revendication 15, dans lequel les moyens de came menants (119C) sont agencés pour que les volets (119V) s'étendent sensiblement dans une direction circonférentielle par rapport à l'axe mécanique (140).
17. Mécanisme selon la revendication 16, dans lequel les moyens de came menants (119C) présentent une section latérale de forme sensiblement parabolique.
18. Mécanisme selon la revendication 14, dans lequel les éléments de cloisonnement comportent un chapelet de blocs adjacents (219,319) dont une zone d'une surface

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latérale (219V, 319V) radialement externe, appartenant à une portion formant talon d'extrémité du bloc (219T, 319T), est plaquée sur la paroi radialement externe du logement (236,236A) par des moyens de palier de maintien radial (215, 315C) et dont une autre portion, angulairement distante de la portion formant talon (219T, 319T) par rapport à l'axe géométrique (250,350), comporte les moyens de came menés (219C, 319S).
19. Mécanisme selon la revendication 18, dans lequel le logement (236) est torique et limité par une paroi radialement interne (236B) comportant deux paliers (215) de maintien radial séparés axialement par un palier de came menant (215C).
20. Mécanisme selon l'une des revendications 18 et 19, dans lequel les blocs du chapelet (219) comportent une pluralité d'ajutages respectifs (241) à extension axiale coopérant, avec un jeu radial, avec une couronne d'une même pluralité de tiges respectives (242) solidaires d'une roue (222R) de couplage avec l'extérieur, axée sur un axe mécanique (240) décalé de l'axe géométrique (250) d'une paroi radialement externe (236A) du logement (236).
21. Mécanisme selon la revendication 18, dans lequel le logement (336) est torique et limité par une paroi radialement interne (236B) comportant deux paliers (315C) de came de maintien radial du chapelet de blocs (319), séparés axialement par un palier central menant (342, 342B).
22. Mécanisme selon la revendication 21, dans lequel le palier central menant (342, 342B) comporte une pluralité de bras (342B) sensiblement radiaux, de support radial des blocs (319) et de couplage en rotation entre les blocs (319) et le rotor (318,342).

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23. Mécanisme selon la revendication 22, dans lequel les deux paliers (315C) de came de maintien radial du chapelet de blocs (319) sont agencés pour mener deux roulettes (319C) respectives de chaque bloc (319), afin d'engendrer des rotations en tangage des blocs (319) autour des extrémités des bras (342B) respectifs.
24. Mécanisme selon la revendication 18, dans lequel chaque bloc du chapelet (319) comporte une partie avant (319N) maintenue à distance radiale fixe de l'axe mécanique (340) par des moyens (319S, 342B) de liaison avec le rotor (342) agencés pour permettre un mouvement de tangage du bloc considéré (319) sous l'effet de moyens de rappel radial en tangage d'une partie arrière (319T) du bloc vers une paroi externe (236A) du logement.
25. Mécanisme selon la revendication 24, dans lequel les moyens de rappel radial en tangage comportent un ressort coopérant avec le rotor (342).
26. Mécanisme selon l'une des revendications 24 et 25, dans lequel le ressort, de type à effet de flexion, présente une extrémité solidaire du rotor (342) pour repousser radialement la partie arrière (319T) du bloc.