Le mouvement cycloïdal du piston Wankel nécessite la transmission du mouvement à l’arbre par l’intermédiaire d’un excentrique et lorsque le piston fait un tour, l’arbre en fait trois, ce qui revient à une explosion par tour d’arbre, deux fois moins que dans un quatre cylindres alternatif.

J’ai alors recherché si la propriété toute simple du losange d’avoir ses diagonales perpendiculaires quelle que soit la déformation qu’on lui fait subir permettrait la création d’un moteur. À cela, il existe une solution mathématique, d’ailleurs assez simple, qui peut se généraliser. Elle permet quatre explosions par tour d’arbre, deux fois plus qu’un moteur alternatif à quatre cylindres, quatre fois plus qu’un Wankel.

Schéma moteur rotatif 4

Ci-après la copie d’un dossier de demande de brevet [1]. Ne disposant pas des signes mathématiques racine, angle, arc, vecteur... j’espère que la notation que j’utilise ici reste compréhensible, les puristes me pardonneront. Les planches de dessins ont été réduites et la mise en page adaptée pour rendre la lecture plus facile.

La présente invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un ensemble rotatif fonctionnant en moteur thermique à combustion interne caractérisé par une enceinte convexe dans laquelle tourne un train de quatre plaques rectangulaires appelées par la suite "pistons", articulées en losange déformable. Les pistons entraînent en rotation, par le simple intermédiaire d’une manivelle à deux bras opposés, un arbre centré dans l’enceinte. L’ensemble des pistons reste à chaque instant symétrique par rapport à l’arbre. L’ensemble enceinte-pistons permet les quatre temps du cycle - admission, compression, moteur, échappement - sur chaque piston à chaque tour, soit quatre explosions par tour.

Le même ensemble rotatif peut fonctionner en pompe ou compresseur.

La description qui suit expose :

  les remarques et le problème mathématique qui sont à l’origine de l’invention,

  une solution mathématique, son analyse et sa justification,

  la description du moteur correspondant à la solution mathématique développée,

  autres applications.

Le Moteur

La figure 5 explique schématiquement le fonctionnement du moteur. La description suivante se réfère aux figures 6 (coupe longitudinale) et 7 ( coupe transversale).

L’enceinte ou stator (1) est formé par un prisme droit (j’aurais du écrire "cylindre droit") dont la base est une courbe parallèle à la courbe précédente (12), fermée par des flasques (2). Les quatre pistons (3) sont des plaques rectangulaires de courbure appropriée articulées en leurs milieux sur deux manivelles à deux bras opposés (4) et (5), les axes des articulations (6) décrivant le cercle de centre O et de rayon 1 (11). Les plaques sont articulées entre elles et les axes de ces articulations (7) décrivent la courbe sus désignée (12). L’une des manivelle (4) entraîne l’arbre (8) centré dans le stator, l’autre manivelle (5) restant folle, nécessité due à l’angle variable entre les deux manivelles. Pour éviter que le guidage des pistons soit effectué seulement par le stator, ce qui pourrait causer des frottements importants et une usure exagérée, (surtout où l’angle d’attaque des pistons est grand, à l’approche de F et de G (figure 4), les pistons roulent sur deux guides (9) latéraux intérieurs formés par des surfaces parallèles à la courbe précédente et donc parallèles au stator et portés par les flasques.

Remarques

1) - La tête du piston va plus vite que la queue au temps moteur et au temps admission, par contre, la queue va plus vite que la tête aux temps échappement et compression.

2) - L’allumage peut être provoqué soit par une bougie (10) à quatre étincelles par tour, soit, en étudiant précisément la position à lui donner pour avoir une avance correcte, par un arc électrique ou un filament restant incandescent. Le système qui consisterait à ménager une fenêtre dans le stator faisant communiquer la chambre en fin de temps moteur avec la chambre suivante en fin de compression est dépendant des pressions relatives dans les deux chambres à cet instant et de la vitesse de combustion du mélange détonant.

3) - Le taux de compression est déterminé par la courbure des pistons. Le stator étant convexe, cette courbure peut à la limite être celle des arcs de cercle formant la courbe du stator. Dans ce cas limite, le volume de la chambre a un minimum pratiquement nul. Le taux de compression peut donc être rendu suffisamment grand pour que le moteur fonctionne en diesel.

4) - L’étanchéité entre les chambres est assurée par des segments linéaires multiples (deux sur la figure 6 et il est possible d’en mettre davantage) poussés contre le stator par des ressorts lames. L’angle d’incidence de ces segments sur la surface du stator est variable mais relativement peu (environ entre 75° et 90°). L’inclinaison des segments par rapport à la surface du piston laisse l’incidence sur le stator inférieure ou égale à 90°, ainsi les segments sont toujours poussés par les pistons.

5) - Un calcul approximatif montre qu’à cylindrée unitaire égale, l’aire du piston est environ 3,5 fois plus grande que celle d’un piston de moteur alternatif carré.

6) - Variations : il est possible, pour éviter les articulations entre pistons, de n’utiliser que trois pistons articulés sur une manivelle à trois branches à 120°. Seulement deux pistons opposés sur une manivelle présentent moins d’intérêt.

Autres applications

Mu par un moteur, l’ensemble peut être une pompe rotative ou un compresseur à deux entrées et deux sorties symétriques par rapport à l’arbre.

Revendications

1) - Ensemble rotatif pouvant fonctionner en moteur thermique à combustion interne ou en pompe ou en compresseur caractérisé par un train de quatre plaques rectangulaires articulées en losange déformable tournant dans une enceinte.

2) - Ensemble rotatif selon la revendication 1 caractérisé par une enceinte prismatique dont la base est une courbe parallèle à une courbe formée par la réunion des trajectoires des extrémités d’un segment de longueur 2r dont le milieu décrit un cercle de rayon r.

3) - Ensemble rotatif selon la revendication 1 caractérisé par des plaques rectangulaires articulées suivant leurs médianes sur des manivelles entraînant un arbre centré dans l’enceinte ou entraînées par lui.