MACHINE ROTATIVE À LOSANGE DÉFORMABLE COMPORTANT UN MECANISME DE TRANSMISSION PERFECTIONNÉ

Description

Domaine de l'invention

[0001] La présente invention concerne une machine rotative à losange déformable (MRLD) et elle concerne plus particulièrement un mécanisme de transmission pour une telle machine.

[0002] Une machine rotative à losange déformable comporte généralement un ensemble fixe ou stator et un ensemble mobile ou rotor ayant une forme de losange articulé à ses sommets et tournant autour de son centre, apte à se déformer notamment lors de sa rotation. Chaque côté du losange détermine, avec le profil interne ayant une forme générale ovale du stator, une chambre de volume variable lors du mouvement du rotor. Les côtés du losange articulé sont matérialisés par des plaques appelées pistons ayant une surface extérieure de forme généralement curviligne. Ces pistons sont parfois munis, dans leur zone de contact avec le profil interne du stator, de segments d'étanchéité.

[0003] Une telle machine peut être utilisée en tant que moteur à combustion, turbine, compresseur, pompe, doseur, broyeur, mélangeur, de fluides chargés ou non. Elle présente l'avantage d'avoir un centre de gravité fixe, pouvant ainsi éviter les vibrations, de pouvoir atteindre des compressions équivalentes à celles des moteurs à pistons, d'avoir un débit plus important que les moteurs à pistons, d'avoir un rapport de pression supérieur à celui des turbines et d'être plus simple que la plupart des machines généralement connues remplissant les mêmes fonctions.

Etat de la technique

[0004] Les machines rotatives à losange déformable (MRLD) possèdent un stator généralement constitué d'une enceinte cylindrique non circulaire (on comprend un cylindre dont la courbe directrice n'est pas un cercle) extérieure au rotor en forme de losange. Le rotor comporte une pluralité (le plus souvent quatre) d'éléments rotatifs articulés entre eux au niveau de leurs bords adjacents selon une liaison pivot d'axe parallèle à l'axe longitudinal passant au centre de l'enceinte, chacun des éléments rotatifs délimitant avec la paroi intérieure de l'enceinte une chambre ou cavité à volume variable. Ces machines ont été décrites depuis longtemps, mais elles ne sont guère utilisées. A l'instar du moteur Wankel, bien connu de l'homme du métier, ces machines avaient été imaginées d'abord comme moteur à combustion. Le brevet FR 1 404 453 (J. Lemaitre), le brevet US 3,196,854 (A. Novak), le brevet FR 2 145 133 (J. Martin Artajo) la demande de brevet WO 01/88341 (P. Szorenyi), le brevet CA 997998 (E. Steinbrink) et la demande de brevet FR 2 493 397 (J.P. Ambert) décrivent l'idée et la conception théorique d'un tel moteur. La demande de brevet WO 2004/070169 (G. Saint-Hilaire) décrit un moteur à combustion interne rotatif à losange déformable en détaillant sa structure, mais sans expliquer comment est assurée son étanchéité dans les conditions de fonctionnement d'un moteur à explosion, sans non plus détailler les matériaux aptes à tenir les pressions et températures dans une telle machine, ni donner de solutions concernant la dilatation des matériaux, ou la compensation des jeux fonctionnels. D'autres moteurs à explosion de type MRLD sont décrits par exemple dans les documents EP 1 295 012 B1 (Nivesh SA), et US 3,387,596 (L. Niemand).

[0005] Lorsque la MRLD travaille comme moteur rotatif, le couple de rotation du rotor doit pouvoir être récupéré par un arbre de transmission pour qu'elle puisse être utilisée par un dispositif connexe, par exemple via une boîte de vitesses, par les roues d'une automobile. Lorsqu'elle travaille comme compresseur ou pompe rotative, le mouvement doit pouvoir être imprimé au rotor depuis un arbre central de transmission. Plusieurs documents décrivent des solutions pour de tels mécanismes de transmission.

[0006] Le document FR 2 493 397 (J.P. Ambert) décrit un moteur rotatif pouvant fonctionner en moteur thermique à combustion interne ou en pompe ou compresseur comportant quatre pistons articulés formant un losange déformable qui sont articulés en leur milieu sur deux manivelles à deux bras opposés. L'une des manivelles entraîne un arbre de transmission centré dans le stator, l'autre manivelle étant montée libre en rotation autour du même arbre, dû au fait que l'angle entre les deux manivelles varie lors de la déformation du losange. Cette solution faisant appel à la transmission du mouvement uniquement par un bras médian n'assure pas un mouvement à vitesse uniforme des diagonales du losange, ce qui peut induire des couples parasites dus à la dynamique de la machine ayant pour conséquence une rotation non uniforme de l'arbre central.

[0007] Le document US 3 369 529 (A. Jordan) décrit un moteur à combustion interne à pistons rotatifs articulés pour former un losange déformable à l'intérieur d'une enceinte de section transversale ovoïdale et un mécanisme de transmission du mouvement des pistons à un arbre central, le mécanisme de transmission comportant quatre bras distincts solidaires de l'arbre, en étant chacun agencé entre l'arbre et un rouleau d'articulation et étant de longueur variable radialement. Assurant certes, une rotation plus uniforme de l'arbre central, cette solution présente comme inconvénient le fait de ne pas fournir d'appui aux pistons pour supporter les forces importantes de traction ou de compression ; pistons qui, de ce fait sont projetés contre la surface interne du stator. Une telle solution peut conduire à une usure prématurée des composants de la machine, avec apparition des jeux pouvant altérer à terme le bon fonctionnement de la machine.

[0008] Le document FR 2 374 512 (A. Jordan) décrit un moteur à combustion interne à pistons rotatifs, comportant notamment quatre pistons articulés, pouvant osciller en rotation, s'appliquant rigidement à leur extrémité par des rouleaux d'articulation et des rouleaux porte-joint, contre la surface interne d'une chambre intérieure et comportant un mécanisme de transmission des forces des pistons à un arbre central. Le mécanisme de transmission comprend une paire de bras solidaire de l'arbre central et une paire de bras montée de manière à pouvoir tourner autour de l'arbre, chaque paire de bras étant articulée au milieu d'un piston, ainsi que quatre autres bras distincts solidaires de l'arbre central, reliant l'arbre central aux rouleaux d'articulation et étant de longueur variable radialement. Le mécanisme de transmission de ce document assure, certes, une rotation uniforme de l'arbre central et, en même temps, un soutien des pistons lors du cycle moteur, mais au risque de générer des pertes par frottement au niveau des glissières, tout en étant encombrant et de construction complexe.

[0009] Par ailleurs, le document WO2004/070169 (G. Saint-Hilaire) propose une solution de mécanisme de transmission du couple entre les pistons d'une machine rotative à losange déformable et un arbre central de celle-ci, où le mécanisme de transmission présente un plus faible encombrement. Le mécanisme de transmission comprend deux anneaux de puissance agencés axialement l'un dans le prolongement de l'autre au centre du rotor de la machine, chaque anneau recevant le couple en provenance de deux rouleaux à coussinet reliés à deux pistons opposés. Le mouvement de chaque anneau de puissance est transmis à un arbre central moyennant un différentiel tangentiel formé de quatre rondelles incurvées montées sur un arbre central et dont les protubérances s'insèrent dans des fentes des anneaux de puissance. Etant, certes, de construction plus compacte que le mécanisme du document précédent, force est de constater que la solution décrite dans ce document ne peut transmettre que des faibles couples, tout en nécessitant une bonne maîtrise des jeux fonctionnels entre les multiples pièces en mouvement relatif et que, de par l'utilisation de protubérances de transfert, la durée de vie d'un tel mécanisme complexe est très limitée.

[0010] Le document US2003/062020 (P.D. Okulov) décrit une machine rotative à losange déformable comportant quatre pistons reliés entre eux par un parallélogramme articulé qui sont amenés à osciller en rotation lors de leur mouvement à l'intérieur d'une enceinte de forme ovoïdale. Ce document illustre par ailleurs plusieurs solutions de mécanismes de transmission du mouvement entre les pistons et un arbre central de transmission. Parmi ces solutions, on en remarque une comportant une roue dentée solidaire d'un arbre central qui est amenée à s'engrener avec des pignons montés au centre de chaque piston. Toutefois, de par la variation de vitesse entre les différents pignons, ces derniers ne peuvent pas être tous solidaires en rotation des pistons. Ainsi au cas où deux pignons sont solidaires en rotation de pistons opposés et les deux autres sont libres en rotation, le mécanisme ne peut pas transmettre une rotation uniforme à l'arbre qui reçoit donc uniquement le couple en provenance des deux pistons opposés. Au cas où un seul pignon est solidaire du piston et les trois autres sont libres en rotation, le couple souvent important dans ce type de machine, n'est transmis que par un seul pignon, ce qui pourrait endommager fortement sa denture. Si deux pignons de pistons contigus sont solidaires des pistons, alors la transmission ne peut pas fonctionner. Une autre solution décrit un mécanisme du type à croix de Malte monté fixe sur l'arbre central, et comportant des fentes dans lesquelles coulissent des galets appartenant à des bras reliant chaque articulation rotative à l'arbre. Ce mécanisme assure, certes, une rotation plus uniforme de l'arbre central, mais au prix de frottements importants dans les liaisons glissière des fentes du dispositif, ce qui conduit à des pertes dans la transmission du couple à l'arbre.

Objet de l'invention

[0011] Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités et de proposer une machine rotative à losange déformable comportant un mécanisme de transmission apte à transmettre le couple de rotation entre le losange et l'arbre de transmission central ou périphérique au losange de manière à assurer une vitesse de rotation uniforme de l'arbre de transmission.

[0012] Un autre but de l'invention est de proposer une machine rotative à losange déformable comportant un mécanisme de transmission du mouvement entre le losange et l'arbre de transmission central ou périphérique apte à assurer un bon rendement de la transmission, tout en offrant un fonctionnement fiable et présentant une durée de vie améliorée.

[0013] Un autre but de l'invention est de proposer une machine rotative à losange déformable a fonctionnement réversible comportant un mécanisme de transmission apte à transmettre le couple de rotation entre le losange et l'arbre de transmission central ou périphérique au losange, pour une vitesse de rotation uniforme de cet arbre.

[0014] Un autre but de l'invention est de proposer une machine rotative à losange déformable comportant un mécanisme de transmission du mouvement entre le losange et l'arbre de transmission central ou périphérique de structure simplifiée et compact, tout en pouvant être réalisé de manière économique.

[0015] Ces buts sont atteints avec une machine rotative à losange déformable comportant :

a) un rotor qui est un losange déformable qui se trouve directement ou indirectement (par l'intermédiaire d'un joint ou de la surface externe d'une articulation pivotante) en contact, avec ou sans jeu, avec la surface interne d'une enceinte formant un stator et/ou avec la surface externe d'une couronne centrale, ledit losange déformable comprenant quatre pistons reliés, l'un à la suite de l'autre, par une articulation pivotante d'axe parallèle à l'axe longitudinal de l'enceinte et formant ainsi une chaîne fermée ; ainsi que

b) un mécanisme de transmission du mouvement entre les pistons et un arbre de rotation coaxial à l'axe central de la machine,

ladite machine étant caractérisée en ce que ledit mécanisme de transmission comprend :

• un premier corps de roulement monté fixe sur au moins un piston, de préférence sur chaque piston, l'axe dudit premier corps de roulement passant au centre du piston
• un deuxième corps de roulement dont le centre passe par l'axe central de la machine et est solidaire dudit arbre de rotation
• le premier corps de roulement étant relié au deuxième corps de roulement directement ou par un organe de transmission
• et que le rapport de démultiplication entre le premier et le deuxième corps de roulement est égal à 2 et est positif.

[0016] La machine comporte donc quatre pistons articulés formant un losange déformable, la déformation du losange pouvant avoir lieu lorsqu'il tourne à l'intérieur d'une enceinte fixe entourant le losange ou, lorsqu'il tourne autour d'une couronne centrale fixe agencée à l'intérieur du losange, ou lorsque l'enceinte ou la couronne tourne par rapport au losange fixe en rotation. Par axe central de la machine, on comprend l'axe longitudinal de rotation de la machine qui est parallèle à la directrice de l'enceinte, l'enceinte étant généralement symétrique par rapport à cet axe longitudinal.

[0017] Selon l'invention, la machine comporte un mécanisme de transmission entre le losange, notamment ses pistons, et l'arbre de rotation de la machine. Plus particulièrement, ledit mécanisme comprend, pour au moins un piston, de préférence pour chaque piston, un premier corps de roulement monté au centre du piston qui est en contact direct avec, ou qui est relié par un organe de transmission à, un deuxième corps de roulement solidaire de l'arbre de rotation de la machine. Par corps de roulement, on comprend une pièce de forme générale cylindrique, qui peut être un cylindre ou une portion de cylindre. Dans une version simplifiée de l'invention, le mécanisme de transmission peut fonctionner avec un seul premier corps de roulement monté sur un seul piston, ou avec seulement deux ou trois premiers corps de roulement montés sur respectivement deux ou trois pistons. Cette simplification constructive présente un intérêt économique, car elle permet de réduire le coût de réalisation du mécanisme de transmission. On préfère toutefois monter un corps de roulement sur chaque piston afin d'obtenir un ensemble de mécanisme de transmission bien équilibré, avec un bon guidage du rotor pour une durée de vie améliorée de la machine.

[0018] Selon l'invention également, le premier corps de roulement et le deuxième corps de roulement sont reliés soit en venant directement en contact, on comprend que le mouvement est transmis directement d'un corps de roulement à l'autre, par exemple en utilisant un entraînement à obstacles ou à friction, soit par une pièce intermédiaire, notamment en utilisant un organe de transmission. Par organe de transmission, on comprend un dispositif ou pièce permettant de transmettre le couple et le mouvement de rotation du premier corps de roulement situé à distance du deuxième corps de roulement. Un tel organe de transmission entre deux corps de roulement peut inclure un corps de roulement intermédiaire ou un ensemble comportant des corps de roulement intermédiaires. A titre d'exemple, cet organe de transmission peut être une chaîne, une courroie, etc. Un tel agencement de corps de roulement est particulièrement avantageux car lors de la déformation du losange, la longueur des médianes de ce losange ne change pas, on peut donc beaucoup simplifier la conception et la structure du mécanisme de transmission.

[0019] Selon l'invention également, le rapport de démultiplication entre le premier et le deuxième corps de roulement est positif et est égal à deux. En effet, l'agencement des éléments de la transmission sur une médiane doit tenir compte du fait que l'angle entre les médianes est variable avec la déformation du losange. De ce fait, le mécanisme de l'invention fait appel à l'utilisation d'un réducteur sur chaque segment médian reliant le centre d'un piston au centre du losange. Ce réducteur utilise une propriété géométrique du losange déformable mise en oeuvre par l'invention, qui est le fait que, lors de la déformation du losange, l'angle de rotation d'une médiane dû à cette déformation du losange est la moitié de l'angle compris entre le côté du losange et la médiane. Le principe géométrique sur lequel est basé le fonctionnement du mécanisme de transmission de l'invention est mieux décrit en ce qui suit, dans la partie détaillée de la description.

[0020] Le mécanisme de transmission de l'invention permet donc de transmettre à la fois le couple de rotation des pistons autour du centré de la machine et le couple de basculement des pistons autour de leur centre à l'arbre de rotation en mode moteur ou turbine et inversement lorsque la machine fonctionne en mode compresseur ou pompe. Une MRLD selon l'invention peut servir à pomper, turbiner, comprimer, détendre, broyer, doser, mélanger des fluides chargés ou non, en utilisant des moyens la reliant à un circuit de fluide externe à la machine, ou encore être utilisée en moteur thermique à combustion interne d'un mélange de carburant et comburant.

[0021] Le mécanisme de transmission de l'invention permet donc de transmettre correctement le couple entre chaque piston du losange et l'arbre de rotation de la machine, tout en assurant une vitesse uniforme de rotation de cet arbre, et ceci dans le cadre d'une construction simplifiée et énergétiquement efficace.

[0022] De préférence, ledit premier corps de roulement et ledit deuxième corps de roulement sont munis de protubérances d'entraînement sur au moins une partie de leur périphérie.

[0023] Un tel organe de transmission disposant de protubérances d'entraînement forme un entraînement par contact et transmet la puissance par obstacles. Ceci assure une transmission de mouvement synchrone, donc sans glissement, silencieuse et avec un bon rendement énergétique entre chaque piston et l'arbre de rotation de la machine. Ainsi, lorsque la pression à l'intérieur des chambres de la machine (par chambre on comprend le volume compris entre l'enceinte qui entoure le losange et la face extrados d'un piston, ou toute autre cavité à volume variable aménagée dans la machine) n'est pas homogène, ou lorsque les pistons subissent des forces de réaction au contact de la surface de guidage de l'enceinte, ou lorsqu'ils subissent différents effets dynamiques dus à la cinématique de la machine, les forces agissant sur un piston peuvent créer un couple de basculement du piston autour de son centre. Ce couple de basculement des pistons est transmis à l'arbre de rotation via les protubérances d'entraînement.

[0024] Avantageusement, ledit mécanisme de transmission comprend des engrenages à axes parallèles et denture droite.

[0025] Le mécanisme de transmission de l'invention utilise donc un système mécanique composé de roues dentées servant à la transmission du mouvement de rotation. On préfère les engrenages à axes parallèles et denture droite car ils offrent une solution permettant une transmission de couple de valeur importante, sans introduire d'efforts axiaux et ceci de manière économique.

[0026] Toutefois, pour des réalisations de machines silencieuses on utilisera de préférence pour le mécanisme de transmission de l'invention des engrenages à axes parallèles et dentures hélicoïdales. Dans ce cas, il est possible de compenser les efforts axiaux en superposant des engrenages dont les angles de denture sont inversés.

[0027] Dans une variante préférée de réalisation de l'invention, le premier corps de roulement est un demi-pignon solidaire d'un piston qui s'engrène avec une roue dentée formant le deuxième corps de roulement solidaire de l'arbre de rotation central de la machine moyennant un corps de roulement intermédiaire formant un pignon satellite.

[0028] Cette solution permet une transmission efficace du mouvement de rotation entre les pistons du losange et un arbre de rotation, assurant une vitesse de rotation uniforme de l'arbre situé au centre de la machine, pour un bon rendement énergétique, tout en pouvant être réalisée pour un faible coût.

[0029] Dans une autre variante de l'invention, ledit premier corps de roulement est un pignon conique relié audit deuxième corps de roulement qui est une roue dentée conique par un arbre muni de pignons coniques aux extrémités.

[0030] L'organe de transmission entre le premier et le deuxième corps de roulement est un arbre muni de pignons coniques à chacune de ses extrémités. L'engrenage réalisé entre cet arbre et le premier corps de roulement est assimilable à un réducteur à renvoi d'angle. Il en est de même pour l'engrenage réalisé entre cet arbre et le deuxième corps de roulement. L'organe de transmission intermédiaire est un arbre d'axe agencé selon une direction radiale (dans le cas de dentures coniques simples), perpendiculaire aux directions longitudinales des axes du pignon (solidaire du piston) et de la roue dentée conique (solidaire de l'arbre de rotation). Cette réalisation permet de plus de se libérer des contraintes dimensionnelles du losange, car la distance entre les deux pignons coniques de l'arbre intermédiaire n'est plus liée aux dimensions de la denture et peut donc varier aisément. Cette solution permet de réaliser des machines de très grandes dimensions avec une transmission qui reste rigide, légère et compacte.

[0031] Dans une autre variante avantageuse de réalisation de l'invention, ledit premier corps de roulement est un secteur circulaire denté fixé sur un piston qui s'engrène avec une couronne dentée périphérique à denture intérieure solidaire de l'arbre de rotation.

[0032] Cette solution permet un entraînement par engrenage direct entre les pistons du losange et une couronne périphérique offrant un rapport de démultiplication positif, sans nécessité d'adjoindre des pignons satellites intermédiaires. De surcroît, un entraînement par couronne dentée à denture intérieure a un diamètre plus important, avec plus de dents en contact et peut donc transmettre un couple plus important.

[0033] De préférence, la couronne dentée présente un contour périphérique cylindrique et les secteurs dentés sont agencés l'un dans le prolongement de l'autre de manière à ce qu'ils forment une couronne interne déformable de largeur (dans le sens radial) supérieure à celle d'une chambre de la machine, afin de fermer ces chambres à volume variable. Le contour périphérique cylindrique de la couronne dentée favorise la transmission du mouvement de rotation et l'intégration de la machine.

[0034] En rendant les secteurs dentés solidaires des pistons dont la face latérale est placée vers l'intérieur de la machine, celle-ci permet de fermer la chambre externe de la machine et ceci sur le pourtour de l'enceinte.

[0035] Avantageusement, la machine comprend une cavité interne au losange destinée au déplacement d'un fluide ou à recevoir un élément extérieur à la machine.

[0036] Ainsi, en agençant les éléments constitutifs du mécanisme de transmission sur les côtés latéraux externes des pistons, l'espace central du losange (espace défini par les faces internes des pistons, dites faces intrados) forme, lors de la déformation du losange, une cavité interne à volume variable. Cette cavité interne dégagée du mécanisme de transmission, peut alors être utilisée pour réaliser une fonction complémentaire de la machine, telle que celle de pompage d'un fluide, voire elle peut être utilisée pour recevoir d'autres éléments de l'installation fonctionnant avec la machine de l'invention pour obtenir encore plus de compacité de l'ensemble.

[0037] Avantageusement, le mécanisme de transmission peut diviser l'espace de la cavité centrale ou d'autres cavités, à condition que les organes de transmission utilisés opposent un frein suffisant au passage du fluide. En effet, la transmission à engrenages, est très proche des conditions de réalisation des pompes à engrenages. De même, les transmissions à galets de friction sont proches des pompes à lobes sans synchronisation externe.
Les séparations ainsi créées servent à former plusieurs de cavités internes à volume variable destinées à pomper, comprimer, turbiner, ou déplacer du fluide, mais aussi à amplifier ou non des variations de volume, ou à limiter des volumes morts.

[0038] Dans une réalisation avantageuse du mécanisme de transmission de l'invention, ledit premier corps de roulement et ledit deuxième corps de roulement sont reliés par une chaîne ou par une courroie crantée.

[0039] Cette solution offre un entraînement à distance entre les corps de roulement, sans faire appel à des corps de roulement intermédiaires, ce qui présente principalement l'avantage d'obtenir un mécanisme de transmission selon l'invention qui puisse être dimensionné de manière à ce qu'il soit indépendant de la distance d'entraxe entre le premier et le deuxième corps de roulement. Ceci peut permettre de s'adapter plus aisément à une dimension imposée de la machine.

[0040] Dans une autre réalisation avantageuse du mécanisme de transmission de l'invention, ledit premier corps de roulement est relié audit deuxième corps de roulement par une courroie lisse. Cette variante de réalisation de mécanisme de transmission permet une installation et un montage facilités à l'intérieur de la machine, tout en offrant la possibilité d'un réglage fin des positions angulaires des composants.

[0041] De préférence, les deux premiers corps de roulement opposés sont reliés au deuxième corps de roulement par une chaîne commune ou par une courroie commune ; ou tous les premiers corps de roulement sont reliés au deuxième corps de roulement par une courroie commune ou par une chaîne commune.

[0042] On peut ainsi obtenir une construction simplifiée de mécanisme de transmission, tout en étant apte à transmettre plus de couple entre les pistons et l'arbre de rotation de la machine.

[0043] Avantageusement, ledit premier corps de roulement et ledit deuxième corps de roulement sont des galets de friction pouvant comporter chacun un noyau dur recouvert d'une enveloppe souple.

[0044] Un tel mécanisme de transmission à galets de friction pouvant comporter chacun un noyau dur recouvert d'une enveloppe souple adhérente est souhaitable pour des applications nécessitant une transmission de couples faibles, mais à plus fortes exigences d'uniformité de transmission et d'absence de bruit de fonctionnement de celle-ci.

[0045] De préférence, ledit premier corps de roulement est relié par au moins un corps de roulement intermédiaire audit deuxième corps de roulement.

[0046] Ceci permet de réaliser une transmission par contact de roulement rigide, le corps de roulement intermédiaire permettant de conserver ou d'obtenir un rapport de vitesses positif.

[0047] Avantageusement, deux pistons opposés sont reliés ensemble par au moins un bras médian, chacune des extrémités dudit bras médian étant montée pivotante au centre de chaque piston. En imposant une valeur du jeu dans les articulations pivotantes des bras médians inférieure à celle du jeu dans les articulations des pistons, ces bras médians permettent alors de supporter les efforts radiaux agissant sur les pistons et d'assurer le bon fonctionnement des mécanismes de transmission.

[0048] Avantageusement, le mécanisme de transmission a un fonctionnement réversible.

[0049] On aurait pu, certes, utiliser un mécanisme de transmission du mouvement entre les piston et un arbre de rotation dans un seul sens, par exemple en utilisant un ensemble du type roue dentée et vis sans fin. On préfère toutefois utiliser un mécanisme où la transmission du mouvement peut se faire des pistons vers l'arbre de rotation et vice-versa, car ceci permet un fonctionnement réversible de la machine. Par ailleurs, le rapport de réduction faible entre le premier corps de roulement et le deuxième corps de roulement facilite l'emploi de mécanismes réversibles.

[0050] De préférence, le piston et ledit premier corps de roulement forment une pièce monobloc. Cette solution est préférée car elle assure plus de facilité de montage du mécanisme de transmission au sein de la machine, et également lorsque les pistons sont soumis à de fortes sollicitations.

[0051] Avantageusement, le mécanisme de transmission permet de séparer une cavité interne de la machine en une ou plusieurs une cavités à volume variable.

[0052] Ainsi, en agençant le mécanisme de transmission dans une cavité interne de la machine, et lorsque la transmission entre le piston et l'arbre de rotation central se fait moyennant des engrenages ou des galets de friction, ces éléments du mécanisme de transmission permettent de diviser la cavité interne de plus grand volume en une ou plusieurs cavités de plus petit volume, le volume étant variable avec la déformation du losange. Ceci permet, en effectuant des aménagements assurant l'étanchéité à l'intérieur d'une ou de ces chambres et en la ou les branchant à un ou plusieurs circuits de fluide, d'attribuer une fonction supplémentaire, par exemple de pompe, à cette ou ces cavité(s) à volume variable ainsi obtenues.

Description des figures

[0053] 

La figure 1 illustre une vue schématique illustrant le principe sur lequel est basée l'invention.

La figure 2 illustre une vue en coupe transversale de la partie interne de la machine comportant un mécanisme de transmission réalisé selon l'invention.

Les figures 3 à 9 illustrent différentes variantes d'un mécanisme de transmission selon un premier mode de réalisation de l'invention, où :

• la figure 3a est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une première variante de réalisation; la figure 3b est une vue en perspective de la machine de la figure 3a; la figure 3c est une vue en perspective d'une machine de la figure 3a complétée par un stator; la figure 3d est une vue en perspective d'une machine de la figure 3b complétée par un stator;
• la figure 4a est une vue en coupe selon un plan contenant l'axe de rotation et une médiane de la machine illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une deuxième variante de réalisation et la figure 4b est une vue de dessus de la machine de la figure 4a sans les bras médians ;
• la figure 5a est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une troisième variante de l'invention et la figure 5b est une vue en perspective de la machine de la figure 5a ;
• la figure 6a est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une quatrième variante de l'invention et la figure 6b est une vue en perspective de la machine de la figure 6a ; la figure 6c est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une autre variante de réalisation dérivée de celle de la figure 6a ;
• la figure 7a est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une cinquième variante de l'invention et la figure 7b est une vue en perspective de la machine de la figure 7a ;
• la figure 8a est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une sixième variante de l'invention et la figure 8b est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la machine de la figure 8a, selon un plan de coupe représentant l'ensemble du mécanisme de transmission ;
• la figure 9a est une vue en coupe transversale plane et la figure 9b est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une septième variante de l'invention, la figure 9c étant une vue en perspective de la machine de la figure 9b;
• la figure 10a est une vue en coupe transversale plane et la figure 10b est une vue en coupe transversale illustrée en perspective de la partie interne d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon une huitième variante de l'invention, la figure 10c étant une vue en perspective de la machine de la figure 10b.

Les figures 11a à 11d illustrent un mécanisme de transmission selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les figures 11 a et 11 b étant des vues frontales en deux positions différentes du losange de la machine comportant le mécanisme de transmission ; la figure 11c est une vue en perspective de la machine de la figure 11b et la figure 11d est une vue en coupe longitudinale de la machine de la figure 11 c.

Les figures 12a et 12b illustrent des vues en coupe transversale illustrées en perspective et la figure 12c une vue en perspective d'un exemple d'application d'une machine comportant un mécanisme de transmission selon le premier mode de réalisation de l'invention.

[0054] Liste des repères :

1	Enceinte
2	Stator
3	Rotor
4	Losange déformable
5	Sommet du losange
6	Piston
7	Articulation pivotante (pivot)
8	Cavité externe
9	Face extrados
10	Cavité interne
10a, 10b, 10c, 10d	Cavités à volume variable
11	Face intrados
12	Orifice d'entrée fluide
13	Orifice de sortie fluide
14	Mécanisme de transmission
15	Arbre de rotation
16, 16'	Premier corps de roulement
17	Axe premier corps de roulement
18	Organe de transmission intermédiaire
19	Deuxième corps de roulement
20	Centre du deuxième corps de roulement
21, 21'	Corps de roulement intermédiaire
22	Clavette
23	Bras médian
24	Bras médian
25	Dégagement
26	Orifice central
27	Extrémité supérieure
28	Extrémité inférieure
29	Axe supérieur
30	Axe inférieur
31,31',31",31"'	Axe support
32	Chaîne
33, 33'	Chaîne commune, Courroie commune
34	Courroie crantée
35	Courroie lisse
36	Demi-galet
37	Galet central
38	Galet intermédiaire
39	Secteur circulaire denté
40	Couronne dentée
41	Contour périphérique
42	Couronne interne déformable
43	Axe central
44	Protubérance
45	Zone en creux
46	Rainure d'allégement
47	Demi-piqnon
48	Pignon satellite
49	Roue dentée
50	Compresseur
51	Tendeur
52	Cavité centrale
53	Demi-pignon conique
54	Roue dentée conique
55	Arbre intermédiaire
56	Pignon conique supérieur
57	Pignon conique inférieur

Description détaillée de l'invention

[0055] L'invention concerne une machine rotative à losange déformable (MRLD) pouvant par exemple fonctionner comme moteur ou comme compresseur. La machine comporte, tel que mieux visible à la figure 3d, un stator 2 ayant une forme générale tubulaire de section environ ovale, dont le profil est en accord avec les règles géométriques imposées par la déformation du losange au cours de sa rotation et dont la surface interne définit une enceinte 1 de réception d'un rotor 3 qui est un losange déformable 4. Le losange déformable 4 est un ensemble de quatre pistons 6 reliés entre eux par des liaisons pivot, matérialisées par des articulations pivotantes 7, et qui forment une chaîne refermée sur elle-même. Le rotor 3 qui est la partie tournante de la machine est généralement le losange 4, mais on peut, dans une variante, entraîner l'enceinte 1 en rotation qui tourne alors par rapport au losange 4 fixe en rotation, mais dont les côtés se déforment (on comprend par côté le segment qui relie, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine, les axes de deux liaisons pivot adjacentes). Les projections des axes de liaisons pivots des pistons dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la machine représentent les sommets 5 (fig.2) du losange 4. Dans une variante non représentée sur les figures, la déformation du losange 4 peut également avoir lieu par guidage autour d'une couronne centrale, fixe ou mobile en rotation, agencée à l'intérieur du losange et dont le profil est en accord avec les règles géométriques imposées par la déformation du losange.

[0056] Un piston 6 est une pièce ayant une forme de portion de cylindre de directrice parallèle à l'axe de rotation de la machine. Les surfaces situées aux deux extrémités de cette pièce assurent chacune une partie d'une liaison pivot d'axe de rotation parallèle à l'axe de rotation de la machine. Le segment qui relie deux points médians des côtés opposés du losange, notamment de deux pistons opposés, forme une médiane du losange. Le segment qui relie deux sommets 5 opposés forme une diagonale du losange. Le centre des pistons est le milieu d'un côté du losange, c'est le point de jonction avec les médianes du losange. L'intersection des diagonales ou des médianes du losange définit le centre de la machine par lequel passe l'axe central de la machine. Par arbre de rotation 15 de la machine, on comprend une pièce ou un ensemble de pièces mécaniques permettant de récupérer ou d'imposer le mouvement de rotation du rotor ou du stator via un système de transmission mécanique 14 adapté.

[0057] La machine comporte également deux flasques latéraux de fermeture (non représentés sur les figures), disposés perpendiculairement à l'arbre de rotation de la machine et qui prennent appui contre les faces frontales avant et arrière du stator 2 et du rotor 3.

[0058] Dans ce qui suit, on comprend par la face extrados 9 du piston 6 la surface externe du piston 6, située à l'extérieur du losange 4, et par la face intrados 11 du piston 6, la surface interne du piston 6, située à l'intérieur du losange 4 (fig.3d). La face extrados 9 d'un piston 6 définit avec l'enceinte 1 et les flasques latéraux de fermeture une cavité externe 8. Deux orifices d'entrée de fluide 12 et deux orifices de sortie fluide 13 sont, dans les exemples représentés aux figures (3c, 3d, 11c, 12a, 12b et 12c), des canaux radiaux pratiqués à travers l'enceinte 1 et permettant un échange de fluide entre les cavités externes 8 et un circuit de fluide extérieur à la machine.

[0059] Un circuit de fluide est raccordé à la machine, l'entrée dans les chambres externes 8 étant illustrée, à titre d'exemple, par un orifice 12 en communication avec le circuit d'entrée ou amont de la machine, et la sortie de fluide étant illustrée, à titre d'exemple, par un orifice 13 qui est, lui, en communication avec un circuit de sortie ou aval de la machine.

[0060] Les faces intrados 11 des pistons 6 (fig.3d) définissent, avec leurs articulations de liaison 7 et avec les flasques latéraux de fermeture, une cavité interne 10 à volume variable.

[0061] Selon l'invention, la machine comporte un mécanisme de transmission 14 du mouvement entre les pistons 6 et un arbre de rotation 15 coaxial à l'axe central de la machine, du fait que ledit mécanisme de transmission 14 comprend, pour chaque piston 6, un premier corps de roulement 16 monté fixe sur le piston 6, l'axe 17 du dudit premier corps de roulement passant au centre du piston 6, le premier corps de roulement 16 étant relié au deuxième corps de roulement 19 directement ou au moyen d'un organe de transmission intermédiaire 18 (fig.2) afin de transmettre le mouvement de rotation en provenance dudit premier corps de roulement 16 au deuxième corps de roulement 19 (fig.3a) dont le centre 20 (fig.2) passe par l'axe central de la machine et est solidaire dudit arbre de rotation 15, et où le rapport de démultiplication entre le premier 16 et le deuxième corps de roulement 19 est égal à 2 et est positif.

[0062] La figure 1 illustre le principe géométrique qui est à la base de la conception du mécanisme de transmission de l'invention. Le losange déformable 4 est représenté de manière schématique dans deux positions de fonctionnement de la machine, lors de la rotation du losange autour de son centre O, un côté PR du losange dans la première position prenant la position P'R' dans la deuxième position. Elle démontre que lorsque la médiane OM tourne d'un angle α pour atteindre la position OM', l'angle OMR entre le côté du losange et la médiane varie d'un angle 2α pour atteindre la position OM'R'.

[0063] La figure 1 montre que :

(1)

(2)

car OMR est un triangle isocèle.

(3)

car OM'R' est un triangle isocèle. On tire des relations (2) et (3) que :

(4)

On obtient des relations (4) et (1) que :

(5)

[0064] Ainsi, les relations géométriques ci-dessus qui découlent en association avec la figure 1 démontrent que, lorsque la médiane (représentée par le segment OM) tourne, par rapport aux diagonales, d'un angle α, l'angle entre le côté du losange (représenté par le segment PR) et la médiane varie de 2α.

[0065] La géométrie du losange impose donc que la vitesse de rotation d'un côté du losange (représenté ici par le segment PR) par rapport à sa médiane (représentée par le segment OM) qui le relie au centre de la machine (O), sur la vitesse de rotation de cette médiane (OM), est de deux et est positif.

[0066] Les corps de roulement 16,19, qui peuvent être dans une variante, des engrenages composés de pignons à denture extérieure, inversent le sens de rotation. Dans ce cas, on utilise un corps intermédiaire 21 formant un pignon satellite qui sert essentiellement à conserver un rapport de vitesse positif. Les corps de roulement 16,21 agencés selon la médiane OM dans la première position du losange 4, prennent les références 16',21' en étant agencés selon la médiane OM' dans la deuxième position dudit losange.

[0067] Le rapport de diamètre primitif entre le pignon du piston et le pignon de l'arbre de rotation est de 2 pour respecter la règle géométrique liée à la géométrie du losange déformable.

[0068] Un exemple de mise en pratique du principe susmentionné est mieux visible à la figure 2 où les premiers 16 et les deuxièmes corps de roulement 19, ainsi que les corps de roulement intermédiaires 21 sont munis de dents sur leur périphérie, ce qui fait que l'organe de transmission intermédiaire 18 est un dispositif à engrenages.

[0069] Dans une première variante d'un premier mode de réalisation, tel que visible aux figures 3a à 3d, le premier corps de roulement 16 est un demi-pignon solidaire d'un axe 17 qui est monté fixe au centre d'un piston 6, sa denture étant orientée vers le centre du losange 4. Dans une variante préférée de réalisation (fig.2), le demi-pignon constituant le premier corps de roulement 16 et le piston 6 sont réalisés en une pièce monobloc, avantageusement réalisée par un procédé de découpe par électroérosion à fil dans un bloc de matière isotrope pour les petites séries ou par frittage pour les grandes séries. Lorsque le premier corps de roulement 16 est un bloc rapporté sur le piston 6, il est possible alors de mettre en place un mécanisme de décalage angulaire entre le bloc rapporté et le piston, afin de compenser le jeu pouvant exister dans les engrenages de la transmission 14. A l'inverse, lorsque le premier corps de roulement 16 et le piston 6 sont monoblocs, il faut que le deuxième corps de roulement 19 ou les organes de transmission intermédiaire 18 soient capables de compenser le jeu angulaire existant dans un assemblage à engrenages. Dans ce dernier cas, il est possible d'utiliser des pignons à rattrapage de jeu. A titre d'exemple, le demi-pignon du premier corps de roulement comporte préférentiellement entre 20 et 40 dents uniformément réparties sur sa périphérie complète, soit entre 10 et 20 pour le demi-pignon tel que représenté sur les figures. Seules certaines dents sont utiles, selon le degré de déformation du losange.

[0070] Le deuxième corps de roulement 19 est une roue dentée rendue solidaire en rotation de l'arbre de rotation 15 passant au centre du losange 4, par exemple en la fixant à ce dernier moyennant une clavette 22. Le deuxième corps de roulement 19 est une roue dentée comportant un nombre de dents égal à deux fois le nombre des dents du premier corps de roulement 16 ou demi-pignon, et compris de préférence entre 40 et 80 uniformément réparties sur la périphérie, mais où seulement certaines dents sont utiles, selon le degré de déformation du losange.

[0071] Les corps de roulement intermédiaires 21 sont des pignons satellites ayant un même module que les demi-pignons et la roue dentée et qui servent à inverser le sens de rotation entre les demi-pignons et la roue dentée. Leur diamètre, respectivement leur nombre de dents sont choisis en fonction de l'encombrement de la machine, notamment selon les dimensions du losange 4.

[0072] Tel que mieux visible aux figures 3b et 3d, deux pistons opposés 6 sont reliés ensemble par un bras médian 23 et les deux autres pistons 6 opposés du losange 4 sont reliés ensemble par un autre bras médian 24, où chacune des extrémités des bras médians 23,24 est montée pivotante au centre de chaque piston 6. Les bras médians 23,24 sont disposés par paires, l'un derrière l'autre à chaque extrémité frontale du losange 4. Plus particulièrement, en référence à la figure 3b, un bras médian 23,24 est une pièce de forme générale oblongue, comportant une partie centrale proéminente se prolongeant, de part et d'autre, par deux extrémités allongées, supérieure 27 et inférieure 28. La protubérance présente un orifice central 26 à travers lequel passe avec ou sans jeu l'arbre central 15. Chaque extrémité 27,28 est montée pivotante autour d'un axe supérieur de pivotement 29, respectivement inférieur 30, passant par le centre de chaque piston 6. Un dégagement 25 évasé est aménagé dans la face intrados du piston 6 et autour de chaque axe 29,30 pour permettre le débattement en pivotement de chaque bras médian 23,24. Chaque bras médian 23,24 porte un axe de support 31 sur lequel est monté le corps de roulement intermédiaire 21 formant un pignon satellite. Chaque pignon satellite est monté sur le bras médian qui relie deux pistons opposés. Ainsi, un satellite ne tourne sur son axe que lorsque le piston tourne autour de son centre (milieu d'un côté du losange). Lorsque le losange 4 tourne dans l'enceinte 1, même sans déformation du losange 4, les satellites transmettent cette rotation à l'arbre de rotation 15 et, réciproquement, la rotation de l'arbre de rotation 15 entraîne en mouvement le losange 4.

[0073] Les demi-pignons, les pignons satellites et la roue dentée sont choisis parmi les engrenages droits à denture droite pour leur bon rendement, pour le faible coût de ce type de composants standards, et du fait de l'absence d'efforts axiaux et en particulier lorsque les contraintes de nuisances sonores sont faibles. Dans une réalisation avantageuse, on préfère les dentures hélicoïdales qui assurent un contact progressif, donc un fonctionnement plus régulier et moins bruyant. Il est possible de compenser les efforts axiaux engendrés par les pignons hélicoïdaux en mettant en place deux pignons hélicoïdaux superposés d'angle d'hélice contraire.

[0074] On préfère également mettre en contact des pignons d'un même module, et choisir un diamètre primitif des pignons satellites qui soit proche du diamètre primitif des pignons de piston afin d'optimiser leur résistance à l'usure. Par ailleurs, afin d'optimiser le rendement de la transmission, d'augmenter la valeur du couple transmissible et de diminuer l'usure des engrenages, on choisit des diamètres primitifs maximums. Ceux-ci étant limités par l'encombrement du losange 4. Il est possible, dans une variante de réalisation (non illustrée sur les figures), d'utiliser des pignons satellites composés chacun de deux pignons superposés. Dans une autre variante de réalisation (non illustrée sur les figures), il est possible de décaler l'axe de rotation des pignons satellites par rapport aux médianes du losange. Les engrenages de l'invention sont dimensionnés de manière à tenir compte des contraintes spécifiques qu'ils subissent, en particulier du aux faits que toutes les dents ne travaillent pas, que les dents qui travaillent sont sollicitées principalement en flexion dans les deux directions orthoradiales, et de manière différente, et que les pressions de contact ne sont pas régulières au cours du cycle. Ainsi, il est préférable, lors de la conception du mécanisme et du dimensionnement des pignons, de prendre en considération les cas de fonctionnement les plus exigeants (irrégularités, chocs, vibrations, oscillations), et de se rapporter à la durée de vie (nombre de cycles subis) de chaque dent.

[0075] Dans une variante (non illustrée sur les figures), pour prendre des modules de denture différents et se libérer de contraintes géométriques, il est aussi possible de réaliser un corps intermédiaire 21 composé de deux dentures superposées dont la première denture engrène sur le premier corps de roulement 16 et dont la deuxième denture engrène sur le deuxième corps de roulement 19.

[0076] Dans une variante (non illustrée sur les figures) la roue dentée, les quatre demi-pignons et les pignons satellites peuvent ne comporter des dents que sur une partie de leur périphérie au niveau de leur engrènement respectif, ce qui offre plus de liberté dans le choix du pas de leur denture.

[0077] Dans une deuxième variante de réalisation présentée sur les figures 4a et 4b, le premier corps de roulement 16 est un demi-pignon conique 53 solidaire d'un piston 6 et le deuxième corps de roulement 19 est une roue dentée conique 54 solidaire de l'arbre de rotation central de la machine. Les dentures ne sont pas représentées pour une meilleure lisibilité des figures, toutefois, la représentation des cônes de contact facilite la compréhension du mécanisme. Les bras médians ont étés supprimés de la figures 4b pour mieux voir les éléments internes. L'organe de transmission intermédiaire 18 entre le premier corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 est un arbre intermédiaire 55 muni de pignons coniques à chacune de ses extrémités, notamment un pignon conique supérieur 56 et un pignon conique inférieur 57. Les pignons d'extrémité supérieur 56 et inférieur 57 sont solidaires en rotation de l'arbre intermédiaire 55, leur axe étant confondus à l'axe de l'arbre intermédiaire 55. Lorsque les engrenages coniques de cette réalisation utilisent des dentures coniques simples, l'axe de l'arbre intermédiaire 55 est situé dans une direction radiale, selon la médiane qui relie un piston 6 à l'arbre de rotation 15. L'engrenage réalisé entre l'arbre intermédiaire 55 et le premier corps de roulement 16 ou demi-pignon 53 est assimilable à un réducteur à renvoi d'angle. Il en est de même pour l'engrenage réalisé entre l'arbre intermédiaire 55 et le deuxième corps de roulement 19 ou roue conique 54. Le rapport de vitesse introduit par cet engrenage dépend des tailles sélectionnées pour réaliser les réducteurs à renvois d'angles et il est, conformément à l'invention, de 2:1. Le demi-pignon conique 53 et le pignon conique supérieur 56 s'engrènent sans réduction, ils ont donc le même nombre de dents et une denture droite simple inclinée à 45°. Le pignon conique inférieur 57 et la roue dentée conique 54 engrènent avec une réduction de rapport 2, la roue dentée conique 54 a donc un cône plus ouvert (environ 127° contre 53°) avec deux fois plus de dents que le pignons conique inférieur 57. Le rapport de vitesse reste positif si les cônes des dentures du premier corps de roulement 16 ou demi-pignon conique 53 et du deuxième corps de roulement 19 ou roue dentée conique 54 pointent des directions opposées.

[0078] Cette variante de réalisation présente l'avantage de se libérer des contraintes d'encombrement à l'intérieur du losange 4, car la distance entre les deux pignons coniques 56,57 de l'arbre intermédiaire 55 n'est pas liée à la denture et peut donc varier aisément. Plus particulièrement dans le cas des machines de très grandes dimensions, cette variante de réalisation présente l'avantage d'une transmission simple (sans galets tendeurs), rigide mais légère grâce à des arbres intermédiaires creux de gros diamètre extérieur, et enfin, beaucoup moins encombrante qu'une machine dont le mécanisme de transmission comporterait de grosses roues dentées.

[0079] Dans une variante de réalisation non illustrée sur les figures, il est possible de décaler ou d'incliner l'axe de rotation de l'arbre intermédiaire 55, en prenant des dentures coniques complexes.

[0080] Le mécanisme de transmission 14 illustré dans les figures annexées est un mécanisme à fonctionnement réversible qui assure un fonctionnement réversible de la machine de l'invention. Le rapport de réduction de 2 entre les premiers corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 permet l'emploi de mécanismes réversibles. En effet, pour tous les modes de réalisation et variantes présentés dans ce document, il est possible de dimensionner les corps de roulement 16 et 19, ainsi que les organes de transmission intermédiaire 18, avec des rapports de denture, des angles de denture, des matériaux et des jeux qui rendent leur fonctionnement réversible. Ainsi l'ensemble de la transmission 14 est parfaitement réversible.

[0081] Les bras médians 23,24 servent essentiellement de support aux corps de roulement intermédiaires 21, ou aux tendeurs 51, ou aux galets de renvois non représentés sur les figures. Lors de l'utilisation de corps de roulement intermédiaires 21, les bras médians 23,24 ont aussi pour rôle de protéger les engrenages du mécanisme de transmission 14 contre les efforts radiaux qui sollicitent les pistons 6. En effet, en choisissant un jeu optimum au niveau de leurs articulations pivotantes autour des axes 29,30, inférieur à celui des articulations pivotantes 7, les bras médians 23,24 encaissent les efforts radiaux et permettent aux engrenages de fonctionner correctement. Dans une variante non illustrée, on peut adjoindre aux roues dentées et aux secteurs dentés des cylindres de révolution afin que ces cylindres s'appuient l'un contre l'autre pour éviter que les dentures subissent des efforts radiaux. Toutefois, les pressions de contact générées entre ces cylindres (cylindre contre cylindre) sont plus importantes que celles engendrées par les bras médians 23,24 (cylindre dans alésage).

[0082] Les figures 5a et 5b illustrent une machine réalisée selon une troisième variante, où le premier corps de roulement 16 est une roue dentée solidaire du piston 6, le deuxième corps de roulement 19 est une roue dentée solidaire de l'arbre de rotation 15 et où l'organe de transmission intermédiaire 18 est une chaîne 32 reliant les deux corps de roulement 16,19. Les roues dentées ont, de manière généralement connue, une denture adaptée à l'entraînement par une chaîne. Le mécanisme de transmission 14 de la machine utilise donc quatre chaînes 32 reliant les quatre roues dentées des pistons 6 à une roue dentée centrale solidaire de l'arbre de rotation 15. Comme dans les variantes précédentes, la machine utilise deux bras médians 23,24 montés articulés en pivotement autour d'axes d'extrémité 29,30 passant chacun au centre d'un piston 6, l'orifice central 26 de chaque bras médian 23,24 étant traversé avec jeu par l'arbre de rotation 15. Le mécanisme de transmission 14 utilise, de manière connue dans les transmissions à chaînes, un système de mise sous tension de la chaîne (non représenté sur les figures) qui prend avantageusement appui sur les bras médians 23,24. Le jeu de fonctionnement dudit système étant prédéfini en fonction des spécifications techniques de l'application (couple transmis, vitesse, taille des maillons etc.).

[0083] Les avantages d'un tel mécanisme de transmission 14 par chaîne 32 résident principalement dans le fait que l'on peut s'affranchir de l'utilisation des corps de roulements intermédiaires 21,21', ce qui présente principalement l'avantage d'obtenir un mécanisme de transmission selon l'invention indépendant de la distance d'entraxe entre le premier et le deuxième corps de roulement. Ceci peut permettre de s'adapter plus aisément à une dimension imposée de la machine. Pour des petites distances d'entraxe, il est possible alors d'augmenter le diamètre des premiers et deuxième corps de roulement ainsi que le pas des dents (dans la limite des possibilités d'intégration du premier corps de roulement sur un piston de petite taille). Pour les grandes distances d'entraxe, on limitera au contraire ces diamètres des premiers et deuxième corps de roulement par rapport à une variante qui exploiterait des corps de roulement intermédiaires. Ceci permet notamment de réaliser une machine de dimensions importantes, tournant à plus grande vitesse, tout en limitant les effets dynamiques et mécaniques dus à l'inertie et aux moments d'inertie des corps de roulement intermédiaires 21 tournant à haute vitesse et de manière irrégulière de par une combinaison de mouvements de rotation.

[0084] Les figures 6a et 6b illustrent un mécanisme de transmission 14 réalisé selon une quatrième variante du premier mode qui diffère de la troisième variante susmentionnée (figures 5a et 5b) en ce que deux premiers corps de roulement 16 opposés (où un corps de roulement 16 est solidaire en son centre du centre d'un piston et l'autre du centre du piston opposé) sont reliés ensemble et sont reliés au deuxième corps de roulement 19 par une chaîne commune 33. Cette solution présente l'avantage d'être d'une conception simplifiée, tout en permettant de transmettre un couple plus important entre les pistons 6 et l'arbre de rotation 15 car la largeur de la chaîne peut être doublée.

[0085] La figure 6c illustre une autre variante de réalisation du mécanisme de transmission 14 de l'invention où tous les premiers corps de roulement 16 sont reliés au deuxième corps de roulement 19 par une courroie commune 33'. Des tendeurs 51 sont prévus pour mettre en contact la courroie commune 33' avec la périphérie du deuxième corps de roulement 19, notamment deux tendeurs 51 délimitent la partie de contact de la courroie 33' avec le corps 19. Les axes des huit tendeurs 51 que comporte la machine sont supportés, par exemple, par des bras médians 23 et 24. Cette solution a l'avantage de permettre la transmission d'un couple encore plus important que dans la réalisation des figures 6a et 6b.

[0086] Les figures 7a et 7b illustrent un mécanisme de transmission 14 réalisé selon une cinquième variante du premier mode qui diffère de la troisième variante susmentionnée (fig. 5a et 5b) en ce que l'organe de transmission intermédiaire 18 est ici une courroie crantée 34. Ainsi, le premier corps de roulement 16 est une roue dentée solidaire du piston 6, le deuxième corps de roulement 19 est une roue dentée solidaire de l'arbre de rotation 15, le mouvement entre les deux roues étant transmis par une courroie crantée 34. Une telle courroie crantée est réalisée en un matériau souple, par exemple en élastomère renforcé de fibres. L'avantage d'une telle solution est qu'elle est moins bruyante en fonctionnement qu'une chaîne, que la courroie crantée est plus légère qu'une chaîne, tout en présentant un fonctionnement plus régulier. Ainsi, elle s'applique plus particulièrement à des machines rapides et silencieuses, mais fonctionnant à des pressions plus faibles, par exemple inférieures à 30 bar où la souplesse introduite en fonctionnement par la courroie crantée n'est pas gênante. Une courroie crantée est une courroie synchrone, elle assure une transmission sans glissement ou sans déphasage entre l'entrée et la sortie.

[0087] Les figures 8a et 8b illustrent une sixième variante de réalisation du mécanisme de transmission 14 de l'invention où le premier corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 sont des poulies reliées par une courroie lisse 35. Un galet tendeur (non représenté sur les dessins) peut être prévu sur les bras médians 23,24 pour régler la tension de la courroie lorsque celle-ci est du type courroie plate à entraînement par adhérence. L'avantage d'une telle solution est que la courroie lisse 35 est plus simple à mettre en place et que l'on peut régler plus finement les positions angulaires entre le premier corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 lors du montage, car il n'y a pas de crans à respecter et donc pas de mécanisme de décalage à mettre en oeuvre. Par ailleurs, un éventuel glissement peut intervenir en fonctionnement et avoir pour conséquence une désynchronisation entre le premier corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19. Toutefois, on peut pallier à cet inconvénient en utilisant un dispositif de guidage du losange 4 formé par les pistons articulés, ce qui fait que le glissement de la courroie lisse 35 permet de resynchroniser automatiquement les angles entre le premier corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 .

[0088] Dans une autre variante, on pourrait utiliser une courroie trapézoïdale à entraînement par coincement, donc à plus faible glissement.

[0089] Les figures 9a à 9c illustrent un mécanisme de transmission 14 réalisé selon une septième variante du premier mode de réalisation. Selon cette variante, le premier corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 sont des galets de friction, un corps de roulement intermédiaire 21 est également prévu entre les deux corps de roulement 16 et 19. Mise à part la transmission par friction et non pas par engrenages, la structure du mécanisme 14 selon cette variante est assez proche de celle décrite en référence aux figures 3a à 3d, les numéros de référence ayant un même rôle ont été partiellement repris sur les figures 9a à 9c. Les galets de friction ont une âme métallique et sont recouverts en surface d'une enveloppe en élastomère à haut coefficient de frottement. Pour respecter le rapport de démultiplication positif et égal à deux, le diamètre du galet central 37 monté fixe en rotation sur l'arbre de rotation 15 est égal au double du diamètre d'un demi-galet 36 solidaire d'un piston 6. Un galet intermédiaire 38 est dimensionné en fonction de l'encombrement du losange 4. Le mécanisme de transmission 14 réalisé selon cette variante permet un entraînement par adhérence, qui est donc sujet à d'éventuels glissements, tout en étant plus rigide qu'un entraînement par courroie lisse 35.
Dans une variante (non représentée aux figures), on peut utiliser des galets profilés ou comportant des protubérances sphériques, cylindriques, etc., ce qui permet un entraînement sans glissement entre les pistons et l'arbre de rotation.

[0090] Les figures 10a à 10c illustrent une huitième variante de réalisation d'un mécanisme de transmission 14 où les premiers corps de roulement 16 et le deuxième corps de roulement 19 sont des galets de friction similaires à ceux des figures 9a à 9c, mais où le mécanisme de transmission 14 utilise plusieurs corps de roulements intermédiaires 21. Plus particulièrement, un demi-galet 36 est monté solidaire en mouvement d'un piston 6 et un galet central 37 est monté solidaire de l'arbre de rotation 15 en utilisant une clavette 22. Trois galets intermédiaires 38 sont tenus par chaque partie allongée d'un bras médian 23, respectivement 24. Un bras médian supporte donc six galets intermédiaires 38. Les bras médians ont un même rôle que dans les variantes précédentes, ils sont donc montés à pivotement dans des articulations 29,30 au centre des pistons opposés 6, l'arbre de rotation 15 passant avec ou sans jeu au centre de chaque bras médian. Les extrémités 27,28 des bras médians 23,24 sont agencées pivotantes au centre d'un piston 6, un bras médian 23 reliant le point médian d'un piston 6 avec la tangente à l'arbre de rotation 15, faisant que l'on obtient un arrangement en spirale des extrémités des bras médians à partir de leur centre. Ceci permet à chaque extrémité de supporter plusieurs galets intermédiaires 38, de manière décalée tangentiellement, par leurs axes de support 31',31" et 31 "'. L'avantage d'une telle solution est que la multiplication des galets permet de diminuer leur diamètre et donc l'inertie de la transmission et ses conséquences néfastes. Il faut toutefois utiliser un nombre impair de galets intermédiaire afin de conserver un rapport de transmission positif. Les galets ne sont pas alignés sur la médiane dans cette réalisation, ce qui permet d'adapter des galets de dimensions standards à une machine aux dimensions imposées.

[0091] Les figures 11a à 11d illustrent un mécanisme de transmission 14 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le mécanisme de transmission 14 comporte un premier corps de roulement 16 qui est un secteur denté comportant un axe 17 qui est monté fixe en rotation au centre d'un piston 6, secteur denté qui est amener à s'engrener avec une couronne dentée 40 ayant une denture intérieure qui forme le deuxième corps de roulement 19. La couronne dentée 40 présente un axe de rotation qui est coaxial à l'axe central 43 de la machine qui passe par l'intersection des bras médians 23,24, la couronne dentée 40 formant l'arbre d'entraînement 15 de la transmission. Les bras médians 23,24 sont montés pivotants à leurs extrémités sur les axes 17 qui traversent les pistons 6 et ont pour fonction de supporter les efforts radiaux agissant sur les pistons, les jeux dans les articulations pivotantes des bras médians 23,24 étant inférieurs à celui de l'entraxe entre un secteur denté 39 et la couronne 40. La couronne dentée 40 présente un contour périphérique 41 cylindrique et les secteurs dentés 39 sont agencés l'un dans le prolongement de l'autre de manière à ce qu'ils forment une couronne interne déformable 42 de largeur (dans le sens radial) supérieure à celle d'une chambre externe 8 de la machine. La couronne interne déformable 42 est formée en articulant les secteurs dentés 39 entre eux, chaque secteur denté 39 présentant, à ses extrémités, une protubérance 44 et une zone en creux 45, où chaque protubérance 44 vient s'installer dans une zone en creux 45 du secteur denté adjacent.

[0092] Cette solution présente l'avantage de pouvoir s'exonérer de tout pignon satellite 48 ou corps de roulement intermédiaire, ce qui permet de limiter le jeu dans la transmission, pour éviter les chocs, les nuisances et les dégradations des pièces menant à leur usure prématurée. De surcroît, les dimensions des corps de roulement sont plus importantes, pour plus de robustesse de la transmission. Par ailleurs, la denture intérieure permet d'augmenter le nombre de dents en contact (rapport de conduite), pour une meilleure transmission de l'effort. Il faut également noter que le choix des tailles d'engrenages est plus libre, car quasi indépendant des paramètres dimensionnels du losange.

[0093] Le centre du losange est libre et vide de tout élément mécanique. En effet, lorsque les bras médians 23,24 ne sont pas nécessaires à la machine, notamment dans le cas d'une construction où les pièces du rotor sont rigides avec de faibles jeux dans les articulations pivotantes 7, cet espace libre forme alors une cavité centrale 52 à volume variable qui permet de pomper, comprimer, turbiner, déplacer du fluide. Cette cavité peut aussi simplement ménager de l'espace pour le passage de composants ou d'accessoires de l'environnement de la machine. En effet, l'accès à l'intérieur du losange 4 de telles machines est ici amélioré, ce qui facilite les opérations de maintenance ou de réparation. Dans une variante non représentée sur les figures, la cavité interne 52 pourrait encore être divisée en plusieurs chambres à volume variable, par exemple en utilisant des parois internes étanches.

[0094] Dans une variante de réalisation (non illustrée sur les figures), mais utilisant un mécanisme de transmission à engrenages du type représentés aux figures 2 à 4 et des galets de friction du type représentés aux figures 9 et 10 les composants du mécanisme de transmission 14 peuvent diviser l'espace de la cavité interne 10, notamment dans la mesure où les organes de transmission intermédiaire 18 utilisés dans le mécanisme de transmission 14 opposent un frein suffisant au passage du fluide d'une cavité interne 10 à l'autre. Ceci peut être expliqué en référence à la figure 2 où la cavité interne 10 peut être divisée par les composants du mécanisme de transmission 14 de chaque bras médian en quatre cavités à volume variable 10a, 10b, 10c et 10d. Dans une telle variante de réalisation, les jeux axiaux entre les corps de roulement 16 et 19, les organes de transmission intermédiaire 18 et les parois latérales ou les bras médians 23,24 devront êtres minimes afin d'assurer une étanchéité du fluide présent dans chacune des cavités 10a à 10d. Le fluide peut arriver dans l'une des cavités 10a à 10d en provenance d'un circuit de fluide externe à la machine via des orifices d'admission et de refoulement pratiqués dans les flasques latéraux de fermeture de la machine. De préférence, afin de rendre les cavités 10a à 10d encore plus étanches, l'utilisation des bras médians 23,24, d'épaulements sur les pignons, de zone de non-recouvrement des enveloppes souples des galets de friction sont à éviter. En effet, si l'on supprime les bras médians facultatifs 23 et 24, la transmission à engrenages (figure 2), est très proche des conditions de réalisation (tolérances, jeux, matériaux, fabrication) des pompes à engrenages bien connues de l'homme du métier, car les cavités sont délimitées par les zones de contact dans les dentures d'engrenage, les parois circulaires tangentes aux sommets des dentures et les surfaces planes des pignons qui sont ajustés contre les parois latérales de fermeture de la machine. De même, la structure d'un mécanisme de transmission à galets de friction (figures 9a et 10a) est proche de celle d'une pompe à lobes utilisant des roues à lobes sans synchronisation externe, car le contact entre les roues à lobes se fait avec une légère déformation élastique de l'enveloppe en élastomère qui recouvre les roues à lobes afin d'améliorer l'étanchéité et la transmission du couple. Les séparations ainsi créées par le mécanisme de transmission de l'invention servent à former plus de cavités destinées à pomper, comprimer, turbiner, ou déplacer un ou plusieurs fluides, mais aussi à amplifier des variations de volume, ou à limiter des volumes morts.
Les espaces fermés formant des cavités à volume variable peuvent aussi être obtenus en utilisant d'autres surfaces, comme par exemple l'espace compris (figures 11a et 11b, tel que décrits dans ce qui suit) entre les secteurs dentés 39, la couronne dentée 40, le stator 2 et une paroi latérale rapportée.

[0095] Un exemple de dimensionnement avantageux d'un tel mécanisme de transmission 14 selon ce deuxième mode de réalisation est décrit dans ce qui suit. La machine comportant un mécanisme de transmission selon les figures 11a à 11d est réalisée à partir d'une couronne dentée 40 à denture intérieure de module 3 avec 80 dents, et comportant quatre secteurs dentés 39 de module 2 qui comporteraient 40 dents s'ils étaient entiers. Les dimensions de la machine sont d'environ 50 mm pour la hauteur des pistons 6, soit une hauteur totale de la machine fermée d'environ 100 mm et environ 20 mm de largeur de denture. L'entraxe entre les sommets des deux pistons 6 opposés est de 100 mm et le diamètre de la machine est d'environ 200 mm.
Le contact de dentures intérieures sur des dentures extérieures offre un rapport de conduite (on comprend le nombre de dents en contact) bien plus important, ce qui améliore considérablement la durée de vie de la machine ainsi que le couple transmissible.
La place dégagée par la suppression des pignons satellites 48 permet d'augmenter les diamètres primitifs et donc les rendements des systèmes d'engrènement. De plus, pour les mêmes raisons de gain de place, il est possible d'adopter des modules plus importants avec des pieds de dents plus robustes ce qui augmente nettement le couple transmissible.
Il est possible de transmettre un couple de 100 N.m avec des alliages du type de l'acier 11SMnPb30 employé pour les pignons standards.
La suppression des pignons satellites 48 permet de gagner une conversion de mouvement. Le rendement estimé pour le mécanisme de transmission dans ce cas est de l'ordre de 98%.

[0096] Les figures 12a à 12c illustrent un exemple d'application d'une MRLD comportant un mécanisme de transmission selon l'invention, la machine étant un compresseur d'air domestique 50 à fonctionnement rapide.

[0097] Les pistons 6 comprennent des demi-pignons 47 qui sont les blocs réalisés par électroérosion et enfichés dans une rainure d'allègement 46 pratiquée le long de la face intrados 11 de chaque piston 6. Les demi-pignons 47 s'engrènent avec une roue dentée 49 fixée sur l'arbre de rotation 15 moyennant des pignons satellites 48. Les pignons satellites 48 sont emmanchés serrés sur une goupille standard sur les bras médians 23,24. Les pignons satellites 48 sont guidés en haut et en bas, par les bras médians 23,24. L'arbre de rotation 15 est une pièce de révolution simple liée à la roue dentée 49 grâce notamment à une clavette 22. L'arbre de rotation 15 présente sur sa longueur des gorges ou rainures circulaires destinées à recevoir des anneaux élastiques de fixation (du type circlips, non visibles sur les figures) bloquant en translation axiale la roue dentée 49 et bloquant la translation axiale de l'arbre par rapport aux bras médians 23,24 et donc par rapport au stator 2. En fonctionnement, le couple moteur de rotation de l'arbre de rotation 15 est transmis aux pistons 6.

[0098] Les paramètres dimensionnels et de fonctionnement des différents composants de la machine ont été conçus de manière à pouvoir transmettre le couple souhaité, tout en présentant un fonctionnement silencieux, en évitant de générer des vibrations et pouvant être réalisée pour un coût réduit. Ainsi, en fonctionnement, le compresseur 50 atteint la pression de refoulement de 3 bar absolus, pour une admission à la pression atmosphérique avec un débit de 1500 normaux L/min à 3000 tr/min, pour un couple de 20 N.m.
Ainsi, la démultiplication se fait sur un même étage pour simplifier la conception de la machine et en réduire le coût, en respectant le rapport de démultiplication entre le demi-pignons 47 solidaires du piston 6 et la roue dentée 49 solidaire de l'arbre de rotation 15, rapport qui doit être positif et de rapport 2:1.
On utilise de préférence des engrenages droits à denture droite pour leur bon rendement, leur standardisation, l'absence d'efforts axiaux et l'on préfère choisir des dentures de modules identiques pour tous les pistons afin de simplifier la conception. Par ailleurs, on choisit avantageusement un même diamètre primitif des pignons satellites 48 que le diamètre primitif des demi-pignons 47 de piston 6 afin de réduire l'usure des engrenages. Les diamètres des engrenages et leur modules ont été choisis en les dimensionnant au maximum pour optimiser le rendement, l'usure et le couple transmissible. Les pignons satellites 48 sont montés entre le demi-pignon 47 de piston 6 et la roue dentée 49 de l'arbre de rotation 15 pour ne pas gêner l'écrasement du losange 4 et garder un maximum de cylindrée.
L'entraxe dans les engrenages (entre chaque couple de pignons) est compris entre la cote nominale et la cote à laquelle on rajoute un jeu de 0,05 mm. Ces cotes sont maintenues en fonctionnement, car les efforts radiaux sont repris avec des bras médians 23,24, pour éviter que des efforts parasites ne viennent endommager les engrenages.
Un tel mécanisme de transmission à engrenages est adapté pour transmettre de manière précise, uniforme et efficace un couple assez faible.
Compte tenu des considérations ci-dessus, les engrenages ont été conçus en fonction des paramètres dimensionnels de la machine, notamment pour une hauteur des pistons qui est de 50 mm, la hauteur totale de la machine fermée étant d'environ 100 mm, le côté du losange est de 100 mm et le diamètre de la machine est d'environ 200 mm.
On choisit par exemple un module égal à 1, ce qui assure un nombre de dents raisonnable (par exemple supérieur à 17) ce qui favorise le rendement de la transmission (qui est d'environ 0,96), ainsi que la résistance mécanique de la transmission. La largeur de denture qui optimise au mieux l'espace disponible dans la machine est de maximum 17 mm, et il est souhaitable de choisir ce maximum.
Les matériaux qui peuvent être utilisés pour réaliser les engrenages sont par exemple un acier trempé du type 12NC15 ou encore l'acier 11SMnPb30, couramment employés pour réaliser des pignons.
En ce qui concerne les demi-pignons 47 solidaires des pistons 6, on préfère toutefois des matériaux plus résistants, notamment un acier de type 42CD4 ou 37D8. Il est déconseillé d'ouvrir un pignon pour en faire un secteur denté, car ceci entraînerait la déformation dudit pignon. Pour des raisons de résistance aux sollicitations des demi-pignons 47, on préfère les réaliser par un procédé de découpe par électroérosion dans des blocs de matière isotrope.
Par ailleurs, les faibles surfaces d'appui au niveau de leurs dents, pourraient à terme entraîner un matage des demi-pignons attachés aux pistons et, par conséquent, introduire des jeux qui nuisent à la transmission. Pour éviter ce problème, on peut envisager d'agencer des surfaces d'appui planes de chaque côté du secteur denté.
Le profil des dents est symétrique de telle sorte que cette pièce puisse être montée indistinctement dans les deux sens.

[0099] Avec ces considérations et selon un dimensionnement donné à titre d'exemple ci-dessus, les calculs ont estimé une durée de vie de la transmission d'environ 5000h et un rendement de la transmission de l'ordre de 0,96 avec peu d'échauffement des composants lors du fonctionnement.

[0100] Dans une adaptation simplifiée de l'invention, non représentée sur les figures, le mécanisme de transmission selon l'invention peut également fonctionner avec un seul premier corps de roulement monté sur un seul piston, ou avec seulement deux ou trois premiers corps de roulement montés sur respectivement deux ou trois pistons. Cette version simplifiée peut s'appliquer aux variantes illustrées aux figures 3a à 3d, 4a à 4b, 5a à 5b, 7a à 7b, 8a à 8b, 9a à 9c, 10a à 10c et 11a à 11d. Présentant, certes, des inconvénients en terme d'équilibrage des masses au sein du mécanisme de transmission ou en terme de guidage du rotor, une telle simplification constructive présente toutefois un intérêt économique, en permettant de réduire le coût de réalisation du mécanisme de transmission.

[0101] D'autres variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention telle que délimitée dans les revendications.

Revendications

1. Machine rotative à losange déformable comportant

a) un rotor (3) qui est un losange déformable (4) en contact, avec ou sans jeu, avec la surface interne d'une enceinte (1) formant un stator (2) et/ou avec la surface externe d'une couronne centrale, ledit losange déformable (4) comprenant quatre pistons (6) reliés, l'un à la suite de l'autre, par une articulation pivotante (7) d'axe parallèle à l'axe longitudinal de l'enceinte (1) et formant ainsi une chaîne fermée ; ainsi que

b) un mécanisme de transmission (14) du mouvement entre les pistons (6) et un arbre de rotation (15) coaxial à l'axe central de la machine,

ladite machine étant caractérisée en ce que ledit mécanisme de transmission (14) comprend :

- un premier corps de roulement (16) monté fixe sur au moins un piston (6), de préférence sur chaque piston (6), l'axe (17) du dudit premier corps de roulement (16) passant au centre du piston (6) et relié à

- un deuxième corps de roulement (19) dont le centre passe par l'axe central de la machine et est solidaire dudit arbre de rotation (15),

- le premier corps de roulement (16) étant relié au deuxième corps de roulement (19) directement ou par un organe de transmission intermédiaire (18)

- et que le rapport de démultiplication entre le premier (16) et le deuxième corps de roulement (19) est égal à 2 et est positif.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) et ledit deuxième corps de roulement (19) sont munis de protubérances d'entraînement sur au moins une partie de leur périphérie pour réaliser un entraînement par obstacle.

3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit mécanisme de transmission (14) comprend des engrenages à axes parallèles et denture droite.

4. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit mécanisme de transmission (14) comprend des engrenages à axes parallèles et denture hélicoïdale.

5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier corps de roulement (16) est un demi-pignon solidaire d'un piston (6) qui s'engrène avec une roue dentée formant le deuxième corps de roulement (19) solidaire de l'arbre de rotation (15) central de la machine moyennant un corps de roulement intermédiaire (21) formant un pignon satellite.

6. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) est un demi-pignon conique (53) relié audit deuxième corps de roulement (19) qui est une roue dentée conique (54) par un arbre intermédiaire (55) muni de pignons coniques (56,57) aux extrémités.

7. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) est un secteur circulaire denté (39) relié à un piston (6) qui s'engrène directement avec une couronne dentée (40) périphérique à denture intérieure solidaire de l'arbre de rotation (15) de la machine.

8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la couronne dentée (40) présente un contour périphérique (41) circulaire et que les secteurs dentés (39) sont agencés l'un dans le prolongement de l'autre de manière à ce qu'ils forment une couronne interne (42) déformable de largeur (dans le sens radial) supérieure à celle d'une chambre externe (8) de la machine.

9. Machine selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'elle comprend une cavité interne (10) au losange comportant au moins une cavité à volume variable destinée à pomper, à turbiner du fluide ou à recevoir un élément extérieur à la machine.

10. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) et ledit deuxième corps de roulement (19) sont reliés par une chaîne (32,33,33') ou par une courroie crantée (34,33,33').

11. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) est relié audit deuxième corps de roulement (19) par une courroie lisse (35).

12. Machine selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que deux premiers corps de roulement (16) opposés sont reliés au deuxième corps de roulement (19) par une chaîne commune (33) ou par une courroie commune ou en ce que tous les premiers corps de roulement (16) sont reliés au deuxième corps de roulement (19) par une courroie commune (33') ou par une chaîne commune.

13. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) et ledit deuxième corps de roulement (19) sont des galets de friction (36,37) pouvant comporter chacun un noyau dur recouvert d'une enveloppe souple.

14. Machine selon l'une des revendications 1 à 4 ou 13, caractérisée en ce que ledit premier corps de roulement (16) est relié par au moins un corps de roulement intermédiaire (21) audit deuxième corps de roulement (19).

15. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux pistons (6) opposés sont reliés ensemble par au moins un bras médian (23,24), chacune des extrémités (27,28) dudit bras médian étant montée pivotante au centre de chaque piston (6).

16. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme de transmission (14) a un fonctionnement réversible.

17. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston (6) et ledit premier corps de roulement (16) forment une pièce monobloc.

18. Machine selon l'une des revendications 1 à 5 et 13 à 17, caractérisée en ce que le mécanisme de transmission (14) permet de séparer la cavité interne (10) de la machine en une ou plusieurs cavités à volume variable (10a, 10b, 10c, 10d).

Ansprüche

1. Rotationsmaschine mit verformbarem Rhombus, umfassend:

a) einen Rotor (3), der ein verformbarer Rhombus (4) ist, der mit oder ohne Spiel mit der Innenfläche einer einen Stator (2) bildenden Hülle (1) und/oder mit der Außenfläche eines zentralen Kranzes in Kontakt ist, wobei der verformbare Rhombus (4) vier Kolben (6) umfasst, die einer nach dem anderen mittels eines Drehgelenks (7) verbunden sind, dessen Achse parallel zur Längsachse der Hülle (1) ist, und die so eine geschlossene Kette bilden; sowie

b) einen Übertragungsmechanismus (14) zum Übertragen der Bewegung zwischen den Kolben (6) und einer Drehwelle (15), die koaxial zur Zentralachse der Maschine ist,

wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass der Übertragungsmechanismus (14) folgendes umfasst:

- ein erstes Lagergehäuse (16), das an wenigstens einem Kolben (6) fest angebracht ist, vorzugsweise an jedem Kolben (6), wobei die Achse (17) des ersten Lagergehäuses (16) durch den Mittelpunkt des Kolbens (6) verläuft, und das mit

- einem zweiten Lagergehäuse (19) verbunden ist, dessen Mittelpunkt durch die Zentralachse der Maschine verläuft und das mit der Drehwelle (15) fest verbunden ist,

- wobei das erste Lagergehäuse (16) unmittelbar oder mittels eines Zwischenübertragungsorgans (18) mit dem zweiten Lagergehäuse (19) verbunden ist

- und dass das Untersetzungsverhältnis zwischen dem ersten (16) und dem zweiten Lagergehäuse (19) gleich 2 und positiv ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) und das zweite Lagergehäuse (19) über wenigstens einen Teil ihres Umfangs mit Antriebsvorsprüngen versehen sind, um einen formschlüssigen Antrieb durchzuführen.

3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsmechanismus (14) Getriebe mit Parallelachsen und Geradverzahnung umfasst.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsmechanismus (14) Getriebe mit Parallelachsen und Spiralverzahnung umfasst.

5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) ein mit einem Kolben (6) fest verbundenes Halbritzel ist, das mittels eines ein Ausgleichsritzel bildenden Zwischenlagergehäuses (21) in ein das zweite Lagergehäuse (19) bildendes Zahnrad greift, das mit der zentralen Drehwelle (15) der Maschine fest verbunden ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) ein Halbkegelritzel (53) ist, das mit dem zweiten Lagergehäuse (19), das ein Kegelrad (54) ist, mittels einer Zwischenwelle (55) verbunden ist, die an den Enden mit Kegelritzeln (56,57) versehen ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) ein mit einem Kolben (6) verbundenes kreisförmiges Zahnsegment (39) ist, das unmittelbar in einen mit Innenverzahnung versehenen Umfangszahnkranz (40) greift, der mit der Drehwelle (15) der Maschine fest verbunden ist.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (40) einen kreisförmigen Umfangskontour (41) aufweist und dass die Zahnsegmente (39) jeweils in Verlängerung zueinander so angeordnet sind, dass sie einen verformbaren Innenkranz (42) bilden, dessen Breite (radial) höher ist als die Breite einer Aussenkammer (8) der Maschine.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen innerhalb des Rhombus geliegenen Hohlraum (10) umfasst, der wenigstens einen Hohlraum mit variablem Volumen aufweist, der dazu bestimmt ist, Fluid zu pumpen, zu verströmen oder ein außerhalb der Maschine liegendes Element aufzunehmen.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) und das zweite Lagergehäuse (19) mittels einer Kette (32,33,33') oder mittels eines Zahnriemens (34,33,33') verbunden sind.

11. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) mit dem zweiten Lagergehäuse (19) mittels eines Flachriemens (35) verbunden ist.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste gegenüberliegende Lagergehäuse (16) mit dem zweiten Lagergehäuse (19) mittels einer gemeinsamen Kette (33) oder mittels eines gemeinsamen Riemens verbunden sind oder dass alle ersten Lagergehäuse (16) mit dem zweiten Lagergehäuse (19) mittels eines gemeinsamen Riemens (33') oder mittels einer gemeinsamen Kette verbunden sind.

13. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) und das zweite Lagergehäuse (19) Reibräder (36,37) sind, die jeweils einen harten Kern umfassen können, der mit einer biegsamen Umhüllung bedeckt ist.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagergehäuse (16) mit dem zweiten Lagergehäuse (19) mittels wenigstens eines Zwischenlagergehäuses (21) verbunden ist.

15. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Kolben (6) mittels wenigstens eines Mittelarms (23,24) miteinander verbunden sind, wobei jedes Ende (27,28) des Mittelarms schwenkbar im Mittelpunkt jedes Kolbens (6) angebracht ist.

16. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsmechanismus (14) einen Reversierbetrieb aufweist.

17. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) und das erste Lagergehäuse (16) aus einem Stück gebildet sind.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsmechanismus (14) es ermöglicht, den Innenhohlraum (10) der Maschine in eine oder mehrere Hohlräume mit variablem Volumen (10a,10b,10c,10d) aufzuteilen.

Claims

1. A rotary machine with a deformable rhomb comprising

a) a rotor (3) which is a deformable rhomb (4) in contact, with or without clearance, with the internal surface of a housing (1) forming a stator (2) and/or with the external surface of a central crown, the said deformable rhomb (4) comprising four pistons (6) connected one following the other by a pivotal hinge (7) with an axis parallel to the longitudinal axis of the housing (1) and thus forming a closed chain; and also

b) a transmission mechanism (14) of the movement between the pistons (6) and a rotation shaft (15) coaxial to the central axis of the machine,

the said machine being characterized in that the said transmission mechanism (14) comprises:

- a first rolling body (16) mounted fixedly on at least one piston (6), preferably on each piston (6), the axis (17) of the said first rolling body (16) passing in the centre of the piston (6) and connected to

- a second rolling body (19), the centre of which passes through the central axis of the machine and is integral with the said rotation shaft (15),

- the first rolling body (16) being connected to the second rolling body (19) directly or by an intermediate transmission member (18)

- and that the demultiplication ratio between the first (16) and the second rolling body (19) is equal to 2 and is positive.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the said first rolling body (16) and the said second rolling body (19) are provided with driving protuberances over at least a portion of their periphery for realizing a driving by obstacle.

3. The machine according to one of claim 1 or 2, characterized in that the said transmission mechanism (14) comprises gears with parallel axes and straight toothing.

4. The machine according to one of claim 1 or 2, characterized in that the said transmission mechanism (14) comprises gears with parallel axes and helicoidal toothing.

5. The machine according to one of the preceding claims, characterized in that the first rolling body (16) is a half-pinion integral with a piston (6) which meshes with a toothed wheel forming the second rolling body (19) integral with the central rotation shaft (15) of the machine with an intermediate rolling body (21) forming a satellite pinion.

6. The machine according to one of claim 1 or 2, characterized in that the said first rolling body (16) is a conical half-pinion (53) connected to the said second rolling body (19) which is a conical toothed wheel (54) by an intermediate shaft (55) provided with conical pinions (56, 57) at the ends.

7. The machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the said first rolling body (16) is a toothed circular sector (39) connected to a piston (6) which meshes directly with a peripheral toothed crown (40) with interior toothing integral with the rotation shaft (15) of the machine.

8. The machine according to claim 7, characterized in that the toothed crown (40) presents a circular peripheral contour (41) and that the toothed sectors (39) are arranged one in the extension of the other such that they form a deformable internal crown (42) having a greater width (in the radial direction) than that of an external chamber (8) of the machine.

9. The machine according to one of claim 7 or 8, characterized in that it comprises an inner cavity (10) to the rhomb comprising at least one variable volume cavity intended to pump, to turbine fluid or to receive an element exterior to the machine.

10. The machine according to one of claim 1 or 2, characterized in that the said first rolling body (16) and the said second rolling body (19) are connected by a chain (32, 33, 33') or by a notched belt (34, 33, 33').

11. The machine according to claim 1, characterized in that the said first rolling body (16) is connected to the said second rolling body (19) by a smooth belt (35).

12. The machine according to one of claim 10 or 11, characterized in that two first opposed rolling bodies (16) are connected to the second rolling body (19) by a shared chain (33) or by a shared belt or in that all the first rolling bodies (16) are connected to the second rolling body (19) by a shared belt (33') or by a shared chain.

13. The machine according to claim 1, characterized in that the said first rolling body (16) and the said second rolling body (19) are friction rollers (36, 37) being able to each comprises a hard core covered by a flexible casing.

14. The machine according to one of claim 1 to 4 or 13, characterized in that the said first rolling body (16) is connected by at least one intermediate rolling body (21) to the said second rolling body (19).

15. The machine according to one of the preceding claims, characterized in that two opposed pistons (6) are connected together by at least one median arm (23, 24), each of the ends (27, 28) of the said median arm being mounted pivotably to the centre of each piston (6).

16. The machine according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission mechanism (14) has a reversible operation.

17. The machine according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (6) and the said first rolling body (16) form a single-piece part.

18. The machine according to one of claims 1 to 5 and 13 to 17, characterized in that the transmission mechanism (14) allows the separation of the inner cavity (10) of the machine into one or several cavities of variable volume (10a, 10b, 10c, 10d).

Dessins