WO2006016019A1 - Moteur a piston rotatif tripode 6 temps - Google Patents

Moteur a piston rotatif tripode 6 temps Download PDF

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WO2006016019A1
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annular piston
tripod
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piston
internal combustion
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Pascal Ha Pham
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Pascal Ha Pham
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a new type of 6-stroke internal combustion rotary engine built according to a dual-rotation architecture.
  • This architecture allows operation on two floors, either simultaneous or independent, and operation with use of other energy sources without major changes in architecture.
  • This new type of engine uses a tripod-shaped rotary piston - more precisely with 3 heads set at 120 ° - guided by a bi-arc shaped core inside a thermodynamic hexa-arc chamber.
  • the invention makes it possible in theory to obtain a high efficiency and a high ability to operate under load at very low speed.
  • the invention does not require the use of cams or valves, the elementary movements of the tripod piston are rotary and always in
  • this engine is susceptible, with adaptations of very minor architectures, to operate under a fluid supply under pressure (gaseous or liquid). With other very minor architectural adaptations and driven either by its cardan shaft line or by its hex-pinion differential, it can also function as a single or double stage reversible pump.
  • Figure 1 represents the 3 main constituents of the thermodynamic module.
  • Figure 2 shows the assembly of the 3 main constituents.
  • Figure 3 shows the system of hexa-arc gear and two traditional gears.
  • Figure 4 shows the chamber / core assembly adapted to a hydraulic motor or steam.
  • Figures 5 to 12 show the stages of the engine cycle.
  • FIG. 13 and 14 show the exploded heat engine and hydraulic motor.
  • FIG. 15 shows an exploded view of the differential stage fitted on the output gears.
  • FIG. 16 illustrates a variant of gas passage in the thickness of the tripod piston.
  • the piston therefore rotates alternately along the centers R1 and R2 so as to delimit 4 variable volumes (V1), (V2), (V3) and (V4) each assigned to a base cycle time and 2 fixed volumes (V5) and (V6) each assigned to a transfer time.
  • the intake volume (Vl) has a fixed intake duct (ADl) at the lower left periphery of the core (2)
  • the volume allocated to the exhaust (V4) comprises a fixed exhaust duct (EC1) at the right middle periphery of the core (2)
  • the combustion volume (V3) has a fixed ignition or injection point (AL1) on the side of one of the chamber lids (4)
  • the volume assigned to the compression (V2) comprises 1 passage (PG1) of the compressed fresh gases in the upper inner position of each of the three heads of the tripod piston (1).
  • the fixed volume (V5) corresponds to the transfer volume of the flue gases and the fixed volume (V6) corresponds to the transfer volume of the admitted fresh gases.
  • the piston thus rotates alternately along the centers R1 and R2 so as to delimit 4 variable volumes (VlO), (V20), (V30) and (V40) each assigned to a base cycle time and 2 fixed volumes (V50) and (V60) each assigned to a transfer time.
  • VlO variable volumes
  • V20 variable volumes
  • V30 variable volumes
  • V40 variable volumes
  • V50 fixed volumes
  • V60 fixed volumes
  • the volume assigned to the intake (VlO) comprises a fixed intake duct (AD2) at the lower left periphery of the chamber (3)
  • the volume assigned to the exhaust (V40) comprises a fixed exhaust duct (EC2 ) at the lower right periphery of the chamber (3)
  • the combustion volume (V30) has a fixed ignition or injection point (AL2) adjacent to one of the chamber lids (4)
  • the volume assigned to the compression (V20) comprises 1 passage (PG2) compressed fresh gases in upper middle position of the chamber (3).
  • the fixed volume (V50) corresponds to the transfer volume of the flue gases and the fixed volume (V60) corresponds to the transfer volume of the admitted fresh gases.
  • the transmission of the power supplied is carried out by a hexa-arc gear (6) having a toothing on its entire outer periphery to allow meshing with two relay gears (7 and 8) located on either side of the passing generator. by points R1 and R2, which are of normal shape and dentition.
  • the relay gears are either individually mounted on freewheels in order to regularize the two successive and different speeds of rotation resulting from the meshing with the two types of arches of the hexa-arc gear (6), or coupled to the outputs of a differential mechanism type automotive bridge, to obtain a constant speed of rotation in final output PTO.
  • the tripod annular piston (1) is violently re-thrust on one of its external faces following the explosion of the gaseous mixture previously compressed in V20 and transferred to V30 by PG2.
  • the motor rotation is then performed according to the center of rotation R1.
  • the piston evacuates the flue gas from the previous explosion V40, thus achieving the exhaust EC2 along another of its 3 outer faces.
  • the piston transfers the fresh gases admitted in V60, thus bringing the fixed volume of the admitted gases to its future compression start position (V20) - FIG.
  • the tripod piston compresses the fresh gases by one of its external faces V20 (FIG 6), simultaneously it sucks the fresh gases in VlO by the duct AD2, simultaneously it also ensures the transfer of the fixed volume of the flue gases (V50 ) to the future position of the exhaust start (V40).
  • V50 fixed volume of the flue gases
  • V40 future position of the exhaust start
  • the fixed intake duct of the first stage (ADl) passes through the core (2) then the lateral cover (4) by which it communicates independently with the outside of the engine.
  • the first stage fixed exhaust duct (EC1) passes through the core (2) and then the lateral cover (4) by which it communicates independently with the outside of the engine.
  • a compressed compressed fresh gas passage (PG2) is arranged in the upper inner part of the chamber (3) to allow the passage of the explosive gases from the volume (V20) at the end of compression to the "hot" part (volume VlO) for the second stage POSITION OF IGNITION OR INJECTION POINTS
  • Two fixed ignition or injection points are located in the lateral part of the chamber cover (4) - the one that also receives the intake and exhaust ducts.
  • the AL1 point communicates with the hot part (volume V3) of the first stage of the engine.
  • the point AL2 communicates with the hot part (volume V30) of the second stage of the engine. In this way they trigger alternately and independently engine times for the first stage and then for the second stage.
  • BI-ARC CORE FORM
  • the bi-arc core is the double center of rotation of the annular piston of the engine according to the two centers R1 and R2.
  • H is formed by the development of two major arcs of radius (R1-R2) which find their centers at the periphery of its shape on each of the centers R1 and R2 (FIG. 1).
  • the piston pivots successively along one of the two centers of rotation R1 and R2 and slides by its internal shape along the outer arcs given by the bi-arc core, as its internal shape, its external shape is tripod. It is developed according to the three vertices (Rl, R2 and Cl) of an equilateral triangle which is inscribed to it with the radius value of the arc "(R1-R2) + ep", ep being the thickness of the wall tripod annular piston. It has three PGl fresh gas passages, one in each inner end of the head (FIG. 1). SHAPE OF HEXA-ARC ROOM
  • the hexa-arc chamber has an intake duct and an exhaust duct at the outer periphery and a fresh gas passage PG2 in the inner portion opposite the intake and exhaust ducts (FIG. 1).
  • major arc and minor arc Due to the application of much larger radii, the distinction between major arc and minor arc is no longer justified for its name, especially since these 6 arcs (3 major and 3 minor) receive external and continuous toothing which allows a meshing with the two relay gear (7 and 8) .
  • major radius minor radius + distance (R1-R2)”.
  • the angular value of each of the 6 arcs of the hexa-arc gear is equal to 60 ° (FIG. 3).
  • the compression ratio can be modified according to the choice of the volume of the fresh gas passages (PG1) located in the thickness of the annular piston (1), in the thickness of the chamber (3) for PG2 and according to any reserves of additional cavity-shaped volumes in the walls of both the chamber (3) and the piston (1), this possibly to reduce the compression ratio and / or improve the conditions for the passage of fresh gases. .
  • HEXA ARC AND DIFFERENTIAL PINION PTO TUNING DEVICE An automotive type differential is responsible for regulating the alternating speed variations on the two gears (7 and 8). The outputs corresponding to the outputs to the wheels of an automobile are respectively rotatably connected to the pinion (7) on the one hand and the pinion (8) on the other hand. The final PTO is the one that corresponds to the connection to the gearbox on an automobile (FIG 13 and 15).
  • the efficiency of the engine is improved by eliminating the gas passage (PG2) useful for the operation of the second engine stage and located on the chamber (3), in favor of three passages PG2 situated in the thickness of the wall of the piston.
  • tripod (1) on its outer profile and in the hollows (FIG. 16).
  • a variant of the engine is an electric motorcycle generator external power water, air or any other fluid: the outer chamber is then replaced by a belt of electrical coils (CB). At the top of each of the edges of the tri-lobic annular piston are fixed magnetic masses (MM). Each magnetic mass produces electric current in the coils of the belt during its travel cycle (FIG. 17).
  • a variant of the engine equipped with an ultra-lightweight piston made of multi-layer materials gives it the ability to convert consumable energy fluid movements in pressure / depression of the order of millibar.
  • the contact profile of the tri-lobic annular piston is of hard metal (PC) and thin, a honeycomb structure (NA) and / or carbon Kevlar (CK), for example, comes to rigjdifier the piston while ensuring a great lightness and a very low inertial mass (FIG 18).
  • a third type of OLDHAM (OH) seal transmission is an improvement that can be used as a replacement for the PTO and shaft line power take-off, this option allows for a smaller footprint and guarantees constant homokinetic movement (FIG. 19).
  • PROTECTION AND DISTRIBUTION HOUSING The OLDHAM seal (OH) can be protected by a housing (CT) which also guarantees the distribution of the fluid to the two chambers concerned by the intake via 2 connections (RC) - (FIG)
  • This concept of a new engine has a set of intrinsic capacities particularly extended in external fluid supply mode: versatility of supply of compressible / incompressible fluids, reversibility motor / pump, reversibility of feeding regime pressure / depression, reversibility of direction of rotation , low internal inertia, extended supply pressure range - starting from the millibar, 100% of the engine cycle, torque at all speeds, no dead point, two stages of distinct volumetric variations, possibility of setting shapes and therefore characteristic curves. All of these intrinsic capabilities give it a versatility hitherto unknown, with for example, a certain use orientation in robotics.

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Abstract

Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire de forme trilobique (1) tournant selon deux centres de rotation distincts R1 et R2 autour d'un noyau de forme bi-arc (2) à l'intérieur d'une chambre thermodynamique de forme hexa-arc (3). L'ensemble est étanché par 2 couvercles latéraux (4 et 5) et il est muni d'un pignon de transfert de mouvement de forme haxa-arc (6).Ce moteur rotatif à combustion interne spécifique est à 6 temps simultanés et fonctionne selon 2 étages indépendants. Le cycle complet d'un étage se déroule sur 2/6 de tour, ce qui donne 1 temps moteur par 60° de rotation du piston pour un moteur à 2 étages. Des pièces additionnelles permettent à l'ensemble de restituer son énergie, en particulier deux pignons relais (7) et (8) accouplés par exemple à un différentiel type automobile ou une ligne d'arbre avec cardan dans le cas d'un moteur ne comportant que le deuxième étage. L'association confère : un rendement élevé, une capacité à tourner lentement sous forte charge. Ce moteur n'utilise ni cames ni soupapes, tous les mouvements sont rotatifs et sans changement de sens de rotation, il permet en outre, et sans grandes modifications, de fonctionner en moteur hydraulique, à vapeur ou en pompe.

Description

MOTEUR A PISTON ROTATIF TRIPODE 6 TEMPS
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION :
La présente invention concerne un nouveau type de moteur rotatif à combustion interne à 6 temps construit selon une architecture à double centre de rotation.
Aux 4 temps traditionnel du cycle d'un moteur thermique actuel s'intercalent deux temps de transfert supplémentaires : un de temps transfert des gaz frais admis et un temps de transfert des gaz brûlés. Les 6 temps se succèdent donc de la façon suivante : admission, transfert d'admission, compression, explosion/détente, transfert de gaz brûlés, échappement.
Cette architecture permet un fonctionnement sur deux étages, soit simultanés soit indépendants, et un fonctionnement avec utilisation d'autres sources d'énergies sans grands changement d'architecture. Exemples : en moteur hydraulique, en moteur à vapeur ou en pompe réversible double effet / double étage par exemple.
Ce nouveau type de moteur utilise un piston rotatif de forme tripode - plus précisément à 3 têtes calée à 120 ° - guidé par un noyau de forme bi-arc à l'intérieur d'une chambre thermodynamique de forme hexa-arc.
Trois systèmes de prise de force sont possibles :
Un dispositif de sortie avec roues libres et pignon hexa-arc, un dispositif avec différentiel et pignon hexa-arc ou une ligne d'arbre munie de joints de cardan sans pignon hexa arc.
Ces dispositifs permettent de réaliser une prise de force directement sur le piston tripode. ETAT DE LA TECHNIQUE, PROBLEMES POSES :
Les rendements des moteurs actuellement industrialisés sont relativement faibles par rapport à l'énergie consommée, ils comportent de nombreuses pièces annexes (cames, soupapes etc) et ne sont pas aptes à fonctionner en pleine charge et à très bas régime d'où le recours indispensable à une boite de vitesses. La transformation d'un moteur thermique en moteur hydraulique ou en moteur à vapeur (et vice-versa), ou en pompe nécessite de profond changement d'architecture.
Le seul moteur rotatif industrialisé est celui de Félix WANKEL, toutefois son application semble encore limitée du fait d'un usinage difficile de sa chambre épitrochoïdale et d'une tenu précaire dans le temps de l'étanchéité entre cette chambre et le piston, d'autre part son cycle complet ne peut s'effectuer sur moins d'un demi-tour d'arbre moteur central. EXPOSE DE L'INVENTION :
Cette invention intervient dans le prolongement de mes 2 brevets antérieurs déposés, le brevet français 03 1661 déposé le 12/02/2003 et le PCT 03 3921 déposé le 29/12/2003.
L'invention permet d'obtenir en théorie un rendement élevé et une forte aptitude au fonctionnement en charge à très bas régime. D'autre part, l'invention ne requiert pas l'emploi de cames ni de soupapes, les mouvements élémentaires du piston tripode sont rotatifs et toujours dans
~ r Ie même sens, enfin les formes utilisées sont simples à obtenir dans le cadre d'une industrialisation et d'un fonctionnement fiable et durable du moteur.
Outre ces avantages dans le cadre d'un fonctionnement en moteur thermique, ce moteur est susceptible, moyennant des adaptations d'architectures très mineures, de fonctionner sous une alimentation par fluide sous pression (gazeux ou liquide). Avec d'autres adaptations d'architectures très mineures et entraîné soit par sa ligne d'arbre à cardans, soit par son différentiel à pignon hexa- arc, il peut aussi fonctionner comme pompe réversible à simple ou double étage. PRESENTATION DE L'INVENTION :
FONCTIONNEMENT EN MOTEUR THERMIQUE
FONCTIONNEMENT EN MOTEUR SOUS PRESSION DE FLUIDE
DISPOSITIF DE PRISE DE FORCE PAR DIFFERENTIEL ET PIGNON HEXA ARC
DISPOSITIF DE PRISE DE FORCE PAR JOINTS DE CARDAN ET LIGNE D'ARBRE 16 dessins annexés illustrent l'invention :
La figure 1 représente les 3 constituants principaux du module thermodynamique.
La figure 2 représente le montage des 3 constituants principaux.
La figure 3 représente le système du pignon hexa arc et des deux pignons traditionnels.
La figure 4 représente le montage chambre/noyau adapté à un moteur hydraulique ou à vapeur. Les figures 5 à 12 représentent les étapes du cycle du moteur thermique.
La figure 13 et 14 représentent les éclatés moteur thermique et moteur hydraulique. La figure 15 représente un éclaté de l'étage différentiel adapté sur les pignons de sortie La figure 16 illustre une variante de passage de gaz dans l'épaisseur du piston tripode FONCTIONNEMENT EN MOTEUR THERMIQUE PRINCIPE DE BASE
Les 6 temps sont assurés par le déplacement du piston annulaire tripode (1) qui tourne autour d'un noyau bi-arc fixe (2) à l'intérieur d'une chambre thermodynamique hexa-arc fixe (3) munie de 2 couvercles latéraux (4 et 5). La rotation s'effectue par séquences successives de 60 °, en alternance selon deux centres de rotations Rl et R2. Un pignon hexa-arc à dentures extérieure (6) est lié avec le piston tripode et assure la transmission de la puissance obtenue vers l'extérieur du moteur via deux pignons traditionnels (7) et (8) et le dispositif de sortie, par exemple un différentiel final (9). FONCTIONNEMENT DU PREMIER ETAGE
Le piston tourne donc alternativement selon les centres Rl et R2 de façon à délimiter 4 volumes variables (Vl), (V2), (V3) et (V4) chacun affecté à un temps du cycle de base et 2 volumes fixes (V5) et (V6) chacun affecté à un temps de transfert. Le volume affecté à l'admission (Vl) comporte un conduit d'admission fixe (ADl) en périphérie inférieure gauche du noyau (2), le volume affecté à l'échappement (V4) comporte un conduit d'échappement fixe (ECl) en périphérie médiane droite du noyau (2), le volume affecté à la combustion (V3) comporte un point d'allumage ou d'injection fixe (ALl) en côté d'un des couvercles de chambre (4) et le volume affecté à la compression (V2) comporte 1 passage (PGl) des gaz frais comprimés en position intérieure haute de chacune des 3 têtes du piston tripode (1). Le volume fixe (V5) correspond au volume de transfert des gaz brûlés et le volume fixe (V6) correspond au volume de transfert des gaz frais admis. FONCπONNEMENT DU DEUXIEME ETAGE
Le piston tourne donc alternativement selon les centres Rl et R2 de façon à délimiter 4 volumes variables (VlO), (V20), (V30) et (V40) chacun affecté à un temps du cycle de base et 2 volumes fixes (V50) et (V60) chacun affecté à un temps de transfert. Le volume affecté à l'admission (VlO) comporte un conduit d'admission fixe (AD2) en périphérie inférieure gauche de la chambre (3), le volume affecté à l'échappement (V40) comporte un conduit d'échappement fixe (EC2) en périphérie inférieure droite de la chambre (3), le volume affecté à la combustion (V30) comporte un point d'allumage ou d'injection fixe (AL2) en côté d'un des couvercles de chambre (4) et le volume affecté à la compression (V20) comporte 1 passage (PG2) des gaz frais comprimés en position médiane supérieure haute de la chambre (3). Le volume fixe (V50) correspond au volume de transfert des gaz brûlés et le volume fixe (V60) correspond au volume de transfert des gaz frais admis.
La transmission de la puissance fournie est réalisée par un pignon hexa-arc (6) comportant une denture sur toute sa périphérie extérieure afin de permettre un engrènement avec deux pignons relais (7 et 8) situés de part et d'autre sur la génératrice passant par les points Rl et R2, lesquels sont à forme et denture normales. Les pignons relais sont soit individuellement montés sur des roues libres afin de régulariser les deux vitesses de rotation successives et différentes issues de l'engrènement avec les deux types d'arcs du pignon hexa-arc (6), soit couplés aux sorties d'un mécanisme différentiel type pont automobile, pour obtenir une vitesse de rotation constante en prise de force finale de sortie.
Des pièces intermédiaires traditionnelles non représentées réalisent les différentes liaisons requises. FONCTIONNEMENT SCHEMATIQUE DU MOTEUR- FIG.1 à 8 : LES 6 TEMPS DU PREMIER MODULE Figure de départ : FIG 6 Lors d'une explosion, le piston annulaire tripode (1) est violemment re-poussée sur une de ses faces internes suite à l'explosion du mélange gazeux précédemment comprimé en V2 et transféré en V3 par PGl. La rotation moteur est alors effectuée selon le centre de rotation R2. Durant le déroulement de ce temps moteur, le piston évacue les gaz brûlés de la précédente explosion en V4, réalisant ainsi l'échappement par ECl suivant une autre de ses 3 faces internes. Durant ce même temps, le piston assure le transfert les gaz frais admis en V6, amenant ainsi le volume fixe des gaz admis à sa future position de début de compression (V2) - FIG 9. Ensuite le piston tripode comprime les gaz frais par l'une de ses faces externes en V2 (FIG 10), simultanément il aspire les gaz frais en Vl par le conduit ADl, simultanément il assure aussi le transfert du volume fixe des gaz brûlés (V5) vers la future position du début d'échappement (V4). LES 6 TEMPS DU DEUXIEME MODULE Figure de départ : FIG 10
Lors d'une explosion, le piston annulaire tripode (1) est violemment re-poussée sur une de ses faces externes suite à l'explosion du mélange gazeux précédemment comprimé en V20 et transféré en V30 par PG2. La rotation moteur est alors effectuée selon le centre de rotation Rl. Durant le déroulement de ce temps moteur, le piston évacue les gaz brûlés de la précédente explosion en V40, réalisant ainsi l'échappement par EC2 suivant une autre de ses 3 faces externes. Durant ce même temps, le piston assure le transfert les gaz frais admis en V60, amenant ainsi le volume fixe des gaz admis à sa future position de début de compression (V20) — FIG 5.
Ensuite le piston tripode comprime les gaz frais par l'une de ses faces externes en V20 (FIG 6), simultanément il aspire les gaz frais en VlO par le conduit AD2, simultanément il assure aussi le transfert du volume fixe des gaz brûlés (V50) vers la future position du début d'échappement (V40). PERENITE DU CYCLE A l'issue de sa dernière phase de fonctionnement le piston tripode est de nouveau dans la position de départ et la pérénité du cycle est assurée.
POSITION DES CONDUITS D'ADMISSION ET D'ECHAPPEMENT DU PREMIER ETAGE Un moteur associant les 2 étages est rythmé à raison d'une explosion tous les 60° du piston annulaire tripode, les temps moteur étant parfaitement alternés entre les 2 étages. Un moteur n'utilisant qu'un seul des 2 étage sera donc rythmé à raison d'une explosion tous les 120° du piston tripode.
Le conduit d'admission fixe du premier étage (ADl) traverse le noyau (2) puis le couvercle latéral (4) par lequel il communique de façon indépendante avec l'extérieur du moteur. Le eonduit d'échappement fixe du premier étage (ECl) traverse le noyau (2) puis le couvercle latéral (4) par lequel il communique de façon indépendante avec l'extérieur du moteur. POSITION DES PASSAGES DES GAZ FRAIS COMPRIMES
Trois passages de gaz frais comprimés mobiles (PGl) sont aménagés à raison d'un dans chaque intérieure de tête du piston tripode (1) pour permettre le passage des gaz explosifs du volume (V2) en fin de compression vers la partie « chaude » (volume Vl) pour le premier étage. Un passage de gaz frais comprimés fixe (PG2) est aménagé dans la partie interne haute de la chambre (3) pour permettre le passage des gaz explosifs du volume (V20) en fin de compression vers la partie « chaude » (volume VlO) pour le deuxième étage POSITION DES POINTS D'ALLUMAGE OU D'INJECTION
Deux points d'allumage ou d'injection fixes (ALl et AL2) sont situés en partie latérale du couvercle de chambre (4) - celui qui reçoit aussi les conduits d'admission et d'échappement Le point ALl communique avec la partie chaude (volume V3) du premier étage du moteur.Le point AL2 communique avec la partie chaude (volume V30) du deuxième étage du moteur. De cette façon ils déclanchent alternativement et indépendamment les temps moteur pour le premier étage puis pour le deuxième étage.. FORME DU NOYAU BI-ARC Le noyau bi-arc est le double centre de rotation du piston annulaire du moteur suivant les 2 centres Rl et R2. H est formé par le développement de deux arcs majeurs de rayon (R1-R2) qui trouvent leurs centres à la périphérie de sa forme sur chacun des centres Rl et R2 (FIG 1). FORME DU PISTON ANNULAIRE TRIPODE T/FR2005/001386
Le piston pivote successivement suivant l'un des deux centres de rotation Rl et R2 et glisse par sa forme interne le long des arcs extérieurs donnés par le noyau bi-arc, De même que sa forme interne, sa forme externe est tripode. Elle est développée suivant les trois sommets (Rl, R2 et Cl) d'un triangle équilatéral qui lui est inscrit avec pour valeur de rayon de l'arc « (R1-R2) + ep », ep étant l'épaisseur de la paroi du piston annulaire tripode. Il possède trois passages de gaz frais PGl, un dans chaque extrémité interne de tête (FIG 1). FORME DE LA CHAMBRE HEXA-ARC
Elle possède une forme de développement interne suivant quatre arcs principaux ayant pour centres les points Rl et R2 et pour rayon la valeur « (R1-R2) + ep » (valeur identique aux rayons extérieurs du piston annulaire tripode). Ses extrémités sont terminées par deux arcs majeurs ayant pour centres Rl et R2 et pour rayon la distance entre les arrêtes interne et externe opposées du piston tripode. De sorte que la forme externe du piston tripode glisse parfaitement à l'intérieur de la chambre hexa-arc dans chacune des successions de rotation suivant Rl et R2. La chambre hexa-arc possède un conduit d'admission et un conduit d'échappement en périphérie extérieure et un passage de gaz frais PG2 dans la partie interne opposée aux conduits d'admission et d'échappement (FIG 1). FORME DU PIGNON HEXA-ARC
II est évidé en son milieu pour permettre un emboîtement parfait sur la forme externe du piston annulaire tripode (1) - Sa forme extérieure est un développement d'arc toujours selon les 3 sommets du triangle équilatéral inscrit (Rl, R2 et Cl), mais avec des rayons beaucoup plus importants permettant au moins de masquer et d'étancher complètement la chambre au cours du cycle de déplacement du dit pignon hexa-arc en frottement permanent avec l'une des faces de cette chambre (3). Du fait de l'application de rayons beaucoup plus grands, la distinction entre arc majeur et arc mineur n'est plus justifiée pour son appellation, d'autant plus que ces 6 arcs (3 majeurs et 3 mineurs) reçoivent une denture extérieure et continue qui permet un engrènement avec les deux pignon relais (7 et 8).La relation entre le rayon majeur et le rayon mineur appliqué au pigon hexa- arc est : « rayon majeur = rayon mineur + distance (R1-R2) ». La valeur angulaire de chacun des 6 arcs du pignon hexa-arc est égale à 60° (FIG 3). PARAMETRAGE, REGLAGES ET AJUSTAGES DU MOTEUR Toutes les valeurs des rayons d'arc (R1-R2 et ep) sont paramétrables afin de pouvoir choisir une cylindrée spécifique pour chaque étage du moteur, les positions et diamètres des conduits (ADl, AD2, ECl, EC2, PGl et PG2) sont modifiables et/ou ajustables pour un fonctionnement optimal du moteur. Le taux de compression est modifiable suivant le choix du volume des passages de gaz frais (PGl) situés dans l'épaisseur du piston annulaire (1), dans l'épaisseur de la chambre (3) pour PG2 et suivant d'éventuelles réserves de volumes supplémentaires en forme de cavité dans les parois tant de la chambre (3), que du piston (1), ce pour éventuellement diminuer le taux de compression et/ou améliorer les conditions de passage des gaz frais. .
VARIANTES POUR FONCTIONNEMENT EN MOTEUR HYDRAULIQUE OU A VAPEUR Avec des modifications mineures le moteur thermique à double étage devient un moteur hydraulique ou un moteur à vapeur à double étage.
H s'agit de supprimer les 2 points d'allumage ALl et AL2 et les 4 passages de gaz frais, les 3 PGl du piston tripode (1) et le PG2 de la chambre (3) et d'ajouter 4 conduits d'arrivée supplémentaires : 2 sur le noyau (2), à l'identique des conduits ADl et ECl et 2 sur la chambre (3) à l'identique des conduits AD2 et EC2, mais les 4 ajouts sont « diamétralement » et symétriquement disposés par rapport aux conduits du moteur thermique (FIG 4).
DISPOSITIF DE PRISE DE FORCE PAR PIGNON HEXA ARC ET DIFFERENTIEL Un différentiel type automobile est chargé d'assurer la régulation des variations de vitesse alternées sur les deux pignons (7 et 8). Les sorties correspondantes aux sorties vers les roues d'une automobile sont respectivement liées en rotation avec le pignon (7) d'une part et le pignon (8) d'autre part. La prise de force finale est celle qui correspond à la connexion vers la boite de vitesse sur une automobile (FIG 13 et 15).
DISPOSITIF DE PRISE DE FORCE OPTIONNEL PAR JOINTS DE CARDAN ET LIGNE D'ARBRE Un dispositif plus simple est utilisable dans le cas d'un fonctionnement avec le seul deuxième étage. Dans ce cas, l'absence de premier étage libère des contraintes de positionnement de ses conduits d'admission et d'échappement. Le « centre » du moteur accepte alors l'accouplement direct sur le pignon tripode (1) d'un arbre de transmission avec cardan et joints glissants suite à la réalisation d'une lumière centrale de passage dans le couvercle (5) - FIG 14. OPTION DE PASSAGE DES GAZ DANS LE PISTON TRIPODE
Le rendement du moteur est amélioré si l'on supprime le passage des gaz (PG2) utile au fonctionnement du deuxième étage moteur et situé sur la chambre (3), au profit de trois passages PG2 situés dans l'épaisseur de la paroi du piston tripode (1), sur son profil extérieur et dans les creux (FIG 16). VARIANTES ET PERFECTIONTS1EMENTS MOTO GENERATEUR
Une variante du moteur constitue un moto générateur électrique à alimentation extérieure en eau, en air ou en tout autre fluide : la chambre extérieure est alors remplacé par une ceinture de bobines électriques (CB). Au sommet de chacune des arrêtes du piston annulaire tri-lobique sont fixées des masses magnétiques (MM). Chaque masse magnétique produit du courant électrique dans les bobines de la ceinture au cours de son cycle de déplacement (FIG 17) . MOTEUR A TRES FAIBLE PRESSION D'ALIMENTATION
Une variante du moteur muni d'un piston ultra léger en matériaux multi-couches lui donne les capacités de transformer en énergie consommable des mouvements de fluide en pression/dépression de l'ordre du millibar. Le profil de contact du piston annulaire tri-lobique est en métal dur (PC) et de faible épaisseur, une stucture nid d'abeille (NA) et/ou carbone kevlar (CK), par exemple, vient rigjdifier le piston tout en assurant une grande légèreté et une masse inertielle très faible (FIG 18). TRANSMISSION PAR JOINT DE OLDHAM 86
Un troisième type de transmission par joint de OLDHAM (OH) est un perfectionnement utilisable en remplacement de la prise de force par joint de cardan et ligne d'arbre, cette option permet un encombrement plus réduit et garanti un mouvement transmis homocinétique (FIG 19) CARTER DE PROTECTION ET DE DISTRIBUTION Le joint de OLDHAM (OH) peut être protégé par un carter (CT) qui garanti aussi la distribution du fluide aux deux chambres concernées par l'admission par l'intermédiaire de 2 raccords (RC) - (FIG
19).
CARACTERISTIQUES INTRINSEQUES ET ORIENTATION D'UTILISATION
Ce concept de nouveau moteur possède un ensemble de capacités intrinsèques particulièrement étendu en mode alimentation externe de fluide : polyvalence d'alimentation en fluides compressibles/incompressibles, réversibilité moteur/pompe, réversibilité de régime d'alimentation pression/dépression, réversibilité de sens de rotation, faible inertie interne , gamme de pression d'alimentation étendue - à partir du millibar, 100% du cycle moteur, couple à tous les régimes, pas de point mort, deux étages de variations volumètriques distincts, possibilité de paramétrage des formes et donc des courbes caractéristiques. L'ensemble de ces capacités intrinsèques lui confère une polyvalence jusqu'alors inconnue, avec par exemple, une orientation d'utilisation certaine en robotique.

Claims

T/FR2005/001386
REVENDICATIONS
1) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire tripode caractérisé par un cycle à 6 temps - admission, transfert d'admission, compression, explosion/détente, transfert de gaz brûlés, échappement, le tout se déroulant en alternance sur deux étages indépendants et donnant une explosion par sixième de tour suite à l'utilisation avec arrangements appropriés d'un noyau de forme bi-arc (2), un piston annulaire de forme tripode (1), une chambre thermodynamique de forme hexa-arc (3) munie de 2 couvercles latéraux (4 et 5) , d'un pignon de transfert de puissance de forme hexa-arc (6), d'un couple de pignons relais traditionnels et d'élément divers et traditionnels de liaisons (FIG 1, 2, 3 et 13). 2) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire tripode selon la revendication 1 caractérisé par un noyau de forme bi-arc autour duquel tourne et glisse parfaitement un piston annulaire de forme tripode selon deux centres de rotation successifs bien précis Rl et R2, ce mouvement du piston tripode s'inscrit parfaitement dans une chambre thermodynamique et sa forme extérieure glisse parfaitement dans la forme intérieure hexa-arc de la dite chambre, forme définie selon des centres Rl, R2, Cl, délimitant ainsi les deux étages moteur : un premier situé entre le noyau bi-arc fixe et les faces internes du piston tripode en mouvement et un deuxième situé entre les faces externes du piston tripode en mouvement et les faces internes de la chambre thermodynamique hexa-arc fixe, deux couvercles de chambres (4 et 5) et un pignon hexa-arc (6) viennent terminer l'étanchéité de l'ensemble (FIG 1, 2, 3 et 13). 3) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 2 caractérisé par l'attribution de fonctionnalité bien définies à chaque étage : le premier comporte un conduit d'admission fixe (ADl), un conduit d'échappement fixe (ECl), un point d'allumage ou d'injection fixe (ALl) et 3 passages de gaz frais mobiles aménagés dans chacune des têtes du piston tripode, le second étage comporte un conduit d'admission fixe (AD2), un conduit d'échappement fixe (EC2), un point d'allumage ou d'injection fixe (AL2) et un passage de gaz frais fixe (PG2); suite à ces arrangements de fonctionnalités les 2 étages moteur peuvent fonctionner simultanément (FIG 2).
4) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 3 caractérisé par un fonctionnement pérenne : un moteur associant les 2 étages est rythmé à raison d'une explosion tous les 60° du piston annulaire tripode, les temps moteur étant parfaitement alternés entre les 2 étages. Un moteur n'utilisant qu'un seul des 2 étage est rythmé à raison d'une explosion tous les 120° du piston tripode (FIG 5 à 12).
5) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 4 caractérisé par des variantes possibles de fonctionnement en moteur hydraulique, à vapeur, ou en pompe après réalisation de modifications mineures (FIG 4). Il s'agit de supprimer les 2 points d'allumage ALl et AL2 et les 4 passages de gaz frais - les 3 PGl du piston tripode (1) et le PG2 de la chambre (3) - et d'ajouter 4 conduits d'arrivée supplémentaires : 2 sur le noyau (2), à l'identique des conduits ADl et ECl et 2 sur la chambre (3) à l'identique des conduits AD2 et EC2, les 4 ajouts sont « diamétralement » et symétriquement disposés par rapport aux conduits du moteur thermique . FR2005/001386
6) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 2 caractérisé par un noyau de forme bi-arc (FIG 1) construit selon le double centre de rotation du piston annulaire du moteur suivant les 2 centres Rl et R2. Il est formé par le développement de deux arcs majeurs de rayon (R1-R2) qui trouvent leurs centres à la périphérie de sa forme sur chacun des centres Rl et R2.
7) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 2 caractérisé par un piston annulaire de forme tripode (FIG 1). Ce piston pivote successivement suivant l'un des deux centres de rotation Rl et R2 et glisse par sa forme interne le long des arcs extérieurs donnés par le noyau bi-arc, De même que sa forme interne, sa forme externe est tripode. Elle est développée suivant les trois sommets (Rl, R2 et Cl) d'un triangle équilatéral qui lui est inscrit avec pour valeur de rayon de l'arc « (R1-R2) + ep », ep étant l'épaisseur de la paroi du piston annulaire tripode. Il possède trois passages de gaz frais PGl, un dans chaque extrémité interne de tête (FIG 2).
8) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 2 caractérisé par une chambre hexa-arc (FIG 1) qui possède une forme de développement interne suivant quatre arcs principaux ayant pour centres les points Rl et R2 et pour rayon la valeur « (R1-R2) + ep » (valeur identique aux rayons extérieurs du piston annulaire tripode). Ses extrémités sont terminées par deux arcs majeurs ayant pour centres Rl et R2 et pour rayon la distance entre les arrêtes interne et externe opposées du piston tripode. De sorte que la forme externe du piston tripode glisse parfaitement à l'intérieur de la chambre hexa-arc dans chacune des successions de rotation suivant Rl et R2. La chambre hexa-arc possède un conduit d'admission et un conduit d'échappement en périphérie extérieure et un passage de gaz frais PG2 dans la partie interne opposée aux conduits d'admission et d'échappement (FIG 2).
9) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon la revendication 2 caractérisé par un pignon hexa-arc (FIG 3) qui est évidé en son milieu pour permettre un emboîtement parfait sur la forme externe du piston annulaire tripode (1) - Sa forme extérieure est un développement d'arc toujours selon les 3 sommets du triangle équilatéral inscrit (Rl, R2 et Cl)3 mais avec des rayons beaucoup plus importants permettant au moins de masquer et d'étancher complètement la chambre au cours du cycle de déplacement du dit pignon hexa-arc en frottement permanent avec l'une des faces de cette chambre (3). Du fait de l'application de rayons beaucoup plus grands, la distinction entre arc majeur et arc mineur n'est plus justifiée pour son appellation, d'autant plus que ces 6 arcs (3 majeurs et 3 mineurs) reçoivent une denture extérieure et continue qui permet un engrènement avec les deux pignon relais (7 et 8).La relation entre le rayon majeur et le rayon mineur appliqué au pigon hexa-arc est : « rayon majeur = rayon mineur + distance (R1-R2) ». La valeur angulaire de chacun des 6 arcs du pignon hexa-arc est égale à 60° (FIG 3). 10) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé par les paramétrages possible de toutes les valeurs des rayons d'arc (R1-R2 et ep) afin de pouvoir choisir une cylindrée spécifique pour chaque étage du moteur, des positions et diamètres des conduits (ADl, AD2, ECl, EC2, PGl et PG2) qui sont modifiables et/ou 86
10 ajustables pour un fonctionnement optimal du moteur. Le taux de compression est modifiable suivant le choix du volume des passages de gaz frais (PGl) situés dans l'épaisseur du piston annulaire (1), dans Fépaisseur de la chambre (3) pour PG2 et suivant d'éventuelles réserves de volumes supplémentaires en forme de cavité dans les parois tant de la chambre (3), que du piston (1), ce pour éventuellement diminuer le taux de compression et/ou améliorer les conditions de passage des gaz fiais.
11) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé par un dispositif de prise de force par pignon hexa arc et différentiel. Le différentiel type automobile est chargé d'assurer la régulation des variations de vitesse alternées sur les deux pignons (7 et 8). Les sorties correspondantes aux sorties vers les roues d'une automobile sont respectivement liées en rotation avec le pignon (7) d'une part et le pignon (8) d'autre part La prise de force finale est celle qui correspond à la connexion vers la boite de vitesse sur une automobile (FIG 13 et 15).
12) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé par un dispositif de prise de force optionnel par joints de cardan et ligne d'arbre. Ce dispositif plus simple est utilisable dans le cas d'un fonctionnement avec le seul deuxième étage. Dans ce cas, l'absence de premier étage libère des contraintes de positionnement de ses conduits d'admission et d'échappement. Le « centre » du moteur accepte alors l'accouplement direct sur le pignon tripode (1) d'un arbre de transmission avec cardan et joints glissants suite à la réalisation d'une lumière centrale de passage dans le couvercle (5) - FIG 14
13) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé par une option de passage des gaz dans le piston tripode (1) : le rendement du moteur est amélioré si l'on supprime le passage des gaz (PG2) utile au fonctionnement du deuxième étage moteur et situé sur la chambre (3), au profit de trois passages PG2 situés dans l'épaisseur de la paroi du piston tripode (I)5 sur son profil extérieur et dans les creux (FIG 16).
14) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé par une variante du moteur qui constitue un moto générateur électrique à alimentation extérieure en eau, en air ou en tout autre fluide : la chambre extérieure est alors remplacée par une ceinture de bobines électriques (ÇB). Au sommet de chacune des arrêtes du piston annulaire tri-lobique sont fixées des masses magnétiques (MM). Chaque masse magnétique produit du courant électrique dans les bobines de la ceinture au cours de son cycle de déplacement (FIG 17) .
15) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé par une variante du moteur muni d'un piston ultra léger en matériaux multi-couches qui lui donne les capacités de transformer en énergie consommable des mouvements de fluide en pression/dépression de l'ordre du millibar. Le profil de contact du piston annulaire tri-lobique est en métal dur et de faible épaisseur (PC), une stucture nid d'abeille (NA) et/ou carbone kevlar (CK), par exemple, vient rigidifier le piston tout en assurant une grande légèreté et une masse inertielle très faible (FIG 18).
16) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé par un perfectionnement du moteur suite à l'utilisation d'un troisième type de transmission par joint de OLDHAM (OH) utilisable en remplacement de la prise de force par joint de cardan et ligne d'arbre, cette option permet un encombrement plus réduit et garanti un mouvement transmis homocinétique (FIG 19)
17) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé par un perfectionnement du moteur suite à l'utilisation d'un carter de protection (CT) du joint de OLDHAM (OH) qui garanti aussi la distribution du fluide aux deux chambres concernées par l'admission, par l'intermédiaire de 2 raccords (RC) - (FIG 19).
18) Moteur rotatif à combustion interne à piston annulaire selon une quelconque des revendications 1 à 17 caractérisé par un ensemble de capacités intrinsèques particulièrement étendu en mode alimentation externe de fluide : polyvalence d'alimentation en fluides compressibles/incompressibles, réversibilité moteur/pompe, réversibilité de régime d'alimentation pression/dépression, réversibilité de sens de rotation, faible inertie interne , gamme de pression d'alimentation étendue - à partir du millibar, 100% du cycle moteur, couple à tous les régimes, pas de point mort, deux étages de variations volumètriques distincts, possibilité de paramétrage des formes et donc des courbes caractéristiques. L'ensemble de ces capacités intrinsèques lui confère une polyvalence jusqu'alors inconnue, avec par exemple, une orientation d'utilisation certaine en robotique.
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