Ce nouveau type de moteur utilise un piston annulaire de forme tri-arc-ou plus vulgairement triangulaire-tournant autour d'un noyau de forme bi-arc à l'intérieur d'une chambre thermodynamique de forme bi-arc.

Un pignon de forme hexa-arc est chargé de transmettre la puissance.

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.

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 : 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 mobile sont rotatifs et toujours dans le mme sens, enfin les formes utilisées sont simples à obtenir dans le cadre d'une industrialisation et d'un fonctionnement fiable et durable du moteur.

PRESENTATION DE L'INVENTION : Le cycle complet-admission, compression, explosion, échappement-se déroule sur une durée exactement équivalente à celle du temps moteur puisque les 4 temps se réalisent simultanément, de telle sorte que le temps du cycle correspond à un déplacement rotatif du piston annulaire d'une valeur angulaire égale à 60° soit 1/6 de tour. Un module thermodynamique est l'élément de réalisation des 4 temps du cycle de ce moteur. Un diagramme en trace les positionnements clefs et fixe les paramètres de bases. Un pignon spécifique Hexa-arc, relié au piston annulaire, et situé à l'extérieur du module thermodynamique, est l'élément de transmission de la puissance fournie aux organes extérieurs. Sept dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente le diagramme moteur simplifié avec les caractéristiques clefs et de base.

La figure 2 représente la forme du noyau bi-arc La figure 3 représente la forme du piston annulaire tri-arc autour du noyau La figure 4 représente la forme de la chambre bi-arc contenant le piston et le noyau La figure 5 représente la forme du pignon hexa-arc et le module thérmodynamique La figure 6 représente une coupe longitudinale du moteur avec ses éléments principaux.

La figure 7 représente un éclaté du moteur en 3 dimensions.

Les figures 8 à 25 illustrent le fonctionnement du moteur et d'un second de ses développements.

EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION : LE MODULE THERMODYNAMIQUE ET SES PARAMETRES DE BASE Les 4 temps sont assurés par le déplacement du piston annulaire tri-arc (1) qui tourne autour d'un noyau bi-arc fixe (2) à l'intérieur d'une chambre thermodynamique bi-arc fixe (3) munie de 2 couvercles latéraux (4 et 5). La rotation s'effectue par séquences successives de 1/6 de tour, en alternance selon deux centres de rotations RI et R2. Un pignon hexa-arc à dentures extérieure (6) est lié avec le piston annulaire et assure la transmission de la puissance obtenue vers l'extérieur du moteur via deux pignons traditionnels (7) et (8). Le piston tourne donc alternativement selon les centres RI et R2 de façon à délimiter 4 volumes variables (VI), (V2), (V3) et (V4) chacun affecté à un temps, le volume affecté à l'admission (VI) comporte un conduit d'admission fixe (AD) en périphérie supérieure de la chambre (3), le volume affecté à l'échappement (V4) comporte un conduit d'échappement fixe (EC) en côté d'un des couvercles de chambre (4), le volume affecté à la combustion (V3) comporte un point d'allumage ou d'injection fixe en côté d'un des couvercles de chambre (4) et le volume affecté à la compression (V2) comporte une sortie de transfert latérale fixe (TR) des gaz frais comprimés. En fin de cycle, les positions des volumes (VI) et (V2) sont inversés, les positions des volumes (V3) et (V4) le sont aussi, ce qui impose un dédoublement symétrique des conduit d'amission, conduit d'échappement et conduit de transfert des gaz frais fixes. Trois transferts d'échappement (TE) sont aménagés dans le piston tri-arc sur l'un de ses 2 côtés et trois transferts des gaz frais comprimés (TA) sont aménagés dans le piston tri-arc sur son autre côté.

Les deux conduits de transferts des gaz frais (TR) sont aménagés dans l'épaisseurs du couvercle (5), en côté du pignon et sur une génératrice correspondant à R1-R2 (6).

Les deux conduits d'échappement (EC) sont aménagés dans le couvercle (4) sur une génératrice correspondant à R1-1R2 (6).

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 RI et R2, lesquels sont à forme et denture normales. Les pignons relais sont 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) pour obtenir une vitesse de rotation constante en sortie.

Des pièces intermédiaires traditionnelles non représentées réalisent les différentes liaisons requises.

FONCTIONNEMENT SCHEMATIQUE DU MOTEUR-FIG. 1 : LES 4 TEMPS SIMULTANES Lors d'une explosion, le piston annulaire tri-arc (6) 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 TR. La rotation moteur est alors effectuée selon le centre de rotation RI.

Durant le déroulement de ce temps moteur, le piston évacue les gaz brulés de la précédente

explosion en V4, réalisant ainsi l'échappement par EC suivant une autre de ses 3 faces internes.

Durant ce mme temps, le piston aspire des gaz frais en Vl par AD, réalisant ainsi l'admission par une des ses faces externes.

Durant ce mme temps, le piston comprime les gaz frais précédemment aspirés en V2, réalisant ainsi la compression par une autre de ses 3 faces externes.

ASSURANCE DE LA PERENITE DU CYCLE A l'issue du déroulement de ce cycle appelé « A », le moteur est exactement positionné pour réaliser un cycle appelé « B ».

Ce cycle « B » présente les mmes caractéristiques que le cycle « A » mais avec inversion des affectations de volumes deux à deux : Le volume V3 du cycle « A » devient le volume « V4 » du cycle « B » et Le volume V4 du cycle « A » devient le volume « V3 » du cycle « B » Le volume VI du cycle « A » devient le volume « V2 » du cycle « B » et Le volume V2 du cycle « A » devient le volume « Vl » du cycle « B » A l'issue du cycle « B », le moteur est exactement positionné pour réaliser à nouveau un cycle « A » POSITION DES CONDUITS D'ADMISSION Deux conduit d'admission fixes (AD) alimentent la partie « froide » de la chambre et son situés de part et d'autre sur la périphérie extérieure de telle sorte que lors de chaque temps d'admission en cycle « A » et en cycle « B » du moteur, les volumes variables et croissants (Vl) puissent aspirer les gaz frais de l'extérieur.

POSITION DES CONDUITS D'ECHAPPEMENT Deux conduit d'échappement fixes (EC) permettent l'évacuation des gaz brulés de la partie « chaude » de la chambre en cycle « A » et en cycle « B » du moteur de telle sorte le volume variable et décroissant (V4) puisse trouver ses exutoires vers l'extérieur : les deux conduits sont situés en partie latérale sur l'un des deux couvercles de chambre (4) sur une génératrice Rl-R2. Les trois transferts d'échappement (TE) situé sur le piston annulaire (1) viennent tour à tour coïncider avec eux pour permettre les phases d'échappement.

POSITION DES TRANSFERTS DE GAZ FRAIS COMPRIMES Deux transferts de gaz frais comprimés fixes (TR) permettent l'apport de ces gaz explosifs vers la partie « chaude » de la chambre en cycle « A » et en cycle « B » du moteur de telle sorte le volume variable et décroissant (V2) puisse trouver son exutoire vers l'intérieur du moteur : les deux transferts sont situés sur une génératrice R1-R2, dans l'épaisseur du second couvercle de chambre (5). Les trois transferts de gaz frais (TA) situé sur le piston annulaire (1) viennent tour à tour coïncider avec eux pour permettre les phases d'admission.

POSITION DES POINTS D'ALLUMAGE OU D'INJECTION Deux points d'allumage ou d'injection fixes (AL) sont situés en partie latérale du couvercle de chambre (4)-celui qui reçoit aussi les conduits d'échappement-Ces points AL communiquent avec la partie chaude du moteur de part et d'autre du noyau bi-arc.

De cette façon ils déclanchent alternativement le temps moteur pour le cycle « A » puis pour le cycle « B ».

FORME DU NOYAU BI-ARC Le noyau bi-arc est le double centre de rotation du piston annulaire du moteur suivant RI et R2.

Il est formé par le développement de deux arcs majeurs de rayon (R1-R2) + r qui trouvent leurs centres à l'extérieur de sa forme sur chacun des sommets (Cl et C2) de deux triangles équilatéraux de coté égal à la distance R1-R2. Sa forme est terminée par deux arcs mineurs de rayon mineur « r » ayant pour centre RI et R2 afin de ne pas présenter d'angles vifs à ses extrémités. En résumé, et vulgairement parlant, il a une forme d'ovale très aplati (FIG 2).

FORME DU PISTON ANNULAIRE TRI-ARC Le piston pivote successivement suivant l'un des deux centres de rotation Ri et R2 donnés par le noyau bi-arc, sa forme interne en tri-arc est développée suivant le trois sommets (Rl, R2 et Cl) d'un triangle équilatéral qui lui est inscrit avec pour valeur de rayon de l'arc « (R1-R2) + r ». Les 3 angles internes sont développés en arcs mineurs de mmes centres mais de rayon « r ».

Sa forme externe en tri-arc est développée suivant les mmes sommets du triangle équilatéral inscrit et à pour valeur de rayon « (R1-R2) + r + ep » avec ep qui est l'épaisseur de la paroi du piston annulaire tri-arc. Les 3 angles externes sont développés en arcs mineurs de mmes centres mais de rayon « r + ep ». En résumé, et vulgairement parlant, le piston annulaire tri-arc possède une forme d'anneau triangulaire arrondi y compris à chaque angle, tant en interne qu'en externe (FIG 3).

FORME DE LA CHAMBRE BI-ARC Elle possède une forme de développement interne suivant deux arc principaux ayant pour centre les points RI et R2 et pour rayon la valeur « (R1-R2) + r + ep » (valeur identique au rayon de développement de la forme extérieure du piston TRI-ARC).

Ses extrémités sont terminées par deux arcs mineur ayant pour centres Cl et C2 et pour rayon « r + ep ». La chambre bi-arc possède deux conduits d'admission en périphérie extérieure de ses deux arcs majeurs (FIG 4).

FORME DU PIGNON HEXA-ARC Il est évidé en son milieu pour permettre un emboîtement parfait de l'une des extrémités du piston <BR> <BR> annulaire tri-arc (1) -évidement triangulaire arrondi y compris à chaque angle-. Sa forme extérieure est un développement d'arc toujours selon les 3 sommets du triangle équilatéral inscrit (Rl, R2 et C1), 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 5).

PARAMETRAGE, REGLAGES ET AJUSTAGES DU MOTEUR Toutes les valeurs des rayons d'arc (R1-R2, r et ep) sont paramétrables afin de pouvoir choisir une cylindrée spécifique de moteur, les positions et diamètres des conduits (AD, EC, TE, TA et TR) sont modifiables et/ou ajustables pour un fonctionnement optimal du moteur. Le taux de compression est modifiable suivant le choix du volume des transferts de gaz frais (TA) situés dans l'épaisseur du piston annulaire (1) et d'éventuelles réserves de volumes supplémentaires en forme de cavité dans les parois tant de la chambre (3), que du piston (1), ce pour diminuer le taux de compression.

VARIANTE DE FONCTIONNEMENT En inversant les positions des conduits d'admission (AD) et d'échappement (EC), en inversant de ce fait partie froide et partie chaude du moteur, en déplaçant enfin les 2 points d'allumage ou d'injection fixes (AL) judicieusement sur la nouvelle partie chaude qui se trouve alors tre entre les faces extérieures du piston annulaire tri-arc (1) et l'intérieur de la chambre thermodynamique bi-arc (3), le moteur tourne dans le sens inverse.

Important : dans ce cas les 3 transferts d'échappement ménagées dans le piston et appelées (TE) deviennent des transferts d'admission.

ILLUSTRATION DU FONCTIONNEMENT Les figures 8 et 12 représentent le début du cycle d'un moteur suivant la variante de fonctionnement signalée au paragraphe précédent. Le conduit d'admission (AD) communique avec le transfert (TE) du piston tri arc et permet au volume (Vl) de se remplir de gaz frais. (nota : pour ne pas surcharger le dessin, les transferts (TE) et le conduit (AD) ne sont pas formellement représentés. Pour mémoire (AD) est sur le couvercle arrière du moteur et (TE) sur la partie arrière du piston tri-arc.

Les figures 9 et 13 représentent le milieu du cycle.

Les figures 10 et 14 représentent la dernière partie du cycle.

Les figures 11 et 15 représentent la position neutre ou initiale du moteur, c'est-à-dire celle ou le transfert des gaz comprimés entre le volume (V2) et le volume futur volume (V3) est imminent Nota : sur ces figures 11 et 15, le volume (V2) est totalement comprimé dans le transfert (TA) du piston tri-arc et le volume (V3) est nul ; une fraction angulaire plus loin, le transfert (TA) communiquera ses gaz fortement comprimés dans le volume (V3) naissant par l'intermédiaire du conduit (TR). Pour ne pas surcharger le dessin, les transferts (TA) et (TR) ne sont pas formellement représentés. Pour mémoire (TA) est sur la partie avant du piston tri-arc et (TR) dans l'épaisseur du couvercle avant du moteur.

GUIDAGE SUPPLEMENTAIRE DU PIGNON HEXA ARC Un guidage du pignon hexa-arc (6) est réalisé par l'ajout de 3 patins de guidage (PG1, PG2 et PG3) clés à 120° et fixés sur le dit pignon. La forme interne de ces patins permet le frottement sur l'extérieur de la chambre thermodynamique (3) selon des arcs de cercle ayant pour rayon le rayon extérieur de la chambre (3) et pour centres : Cl et R2 pour PG1, Cl et RI pour PG2, RI et R2 pour PG3 (FIG 5).

FORME EXTERIEURE DE LA CHAMBRE THERMODYNAMIQUE La chambre thermodynamique possède une forme extérieure (FEX) qui comporte notamment deux bossages extérieurs de rayons adaptés et identiques calés à 60 ° selon les centres RI et R2. Les deux bossages permettent à la forme extérieure (FEX) de guider d'une façon précise et totalement autonome le pignon hexa-arc (6) muni de ces trois patins de guidage (PG1, PG2 et PG3) lors de son évolution autour de la chambre thermodynamique (3) (FIG 4).

Cela permet de aussi de maîtriser les efforts dynamiques engendrés lors des cycles de rotation.

DEVELOPPEMENT D'UN SECOND MOTEUR Ce développement ne retient du premier moteur que la forme extérieure (FEX) de la chambre thermodynamique (3), le pignon hexa-arc (6) muni des ces trois patins de guidage (PG1, PG2 et PG3), les deux couvercles extérieurs (4 et 5) et les deux pignons relais (7 et 8) (FIG 16).

Ce second moteur est réalisé après développement et extension des formes internes de frottement des 3 patins de guidage (PG1, PG2 et PG3) selon les centres Cl, RI et R2 (FIG 17).

Cette extension permet de réaliser une autre chambre thermodynamique fermée de forme tri- lobique. La chambre tri-lobique est totalement intégrée au pignon haxa-arc de sorte que les deux ne font qu'une seule et unique pièce (6 bis) (FIG 16 et FIG 17).

Cette chambre tri-lobique tourne autour de la forme extérieure (FEX) d'un nouveau noyau creux (3 bis) munis de deux orifices internes d'admission (AD) et d'échappement (EC). La rotation s'effectue successivement autour des centres RI et R2 réalisant ainsi les variations volumétriques requises pour assurer les quatre temps moteur (FIG 17 à 25).

Pour illustrer le fonctionnement, sur les figures 18 à 25, le volume (VI) est affecté à l'admission, le volume V2 est affecté à la compression, le volume V3 au temps moteur et le volume V4 à l'échappement. Trois réserves de transfert (RT) sont aménagées dans la chambre tri-lobique pour assurer le passage des gaz frais comprimés du volume comprimé (V2) vers le volume (V3) assurant le temps moteur.

Le centre du noyau creux (3 bis) est séparé en 2 par une paroi étanche qui affecte la partie froide du moteur (admission et compression) à gauche et la partie chaude (explosion et échappement) à droite.

Un point d'allumage ou d'injection est situé sur un des couvercles (4 ou 5) au droit du volume V3 répertorié sur la figure 21, volume correspondant au passage d'une réserve de transfert.