FR3011879A1 - ENGINE IN FLAT CONFIGURATION WITH IMPROVED ARRANGEMENT OF CYLINDERS BENCHES - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un moteur (1) à pistons à plat, comprenant - un vilebrequin (2), - deux bancs de cylindres gauche (4) et droit (5) disposés de part et d'autre du vilebrequin (2), ledit vilebrequin (2) définissant un axe longitudinal X-X et un axe transversal Y-Y, ces axes définissant un plan transversal P, les bancs gauche (4) et droit (5) de cylindres étant disposés respectivement selon un axe transversal gauche Yg-Yg et un axe transversal droit Yd-Yd parallèles au plan transversal P, le moteur (1) étant caractérisé en ce que les bancs gauche (4) et droit (5) de cylindres sont disposés de manière décalée selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd et/ou inclinée selon l'axe X-X, les cylindres passant un axe Yd-Yd et Yg-Yg, formant respectivement un angle θd et θg avec l'axe Y-Y.The present invention relates to a flat piston engine (1), comprising - a crankshaft (2), - two banks of left (4) and straight (5) cylinders arranged on either side of the crankshaft (2), said crankshaft (2) defining a longitudinal axis XX and a transverse axis YY, these axes defining a transverse plane P, the left (4) and right (5) banks of cylinders being disposed respectively along a left transverse axis Yg-Yg and an axis Yd-Yd transverse right parallel to the transverse plane P, the engine (1) being characterized in that the left bank (4) and right (5) of cylinders are arranged in a staggered manner along a third axis ZZ, perpendicular to the axis longitudinal XX, to the left transverse axis Yg-Yg and to the right transverse axis Yd-Yd and / or inclined along the axis XX, the cylinders passing an axis Yd-Yd and Yg-Yg, respectively forming an angle θd and θg with the YY axis.
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des moteurs aéronautiques à pistons, et plus précisément les moteurs aéronautiques à pistons en configuration à plat. ETAT DE L'ART Les moteurs à pistons en configuration à plat sont bien connus, et communément utilisés du fait de leur structure qui permet d'obtenir un encombrement avantageux pour certaines applications, notamment l'aéronautique. De tels moteurs comprennent de manière conventionnelle un vilebrequin monté tournant dans un carter, et deux ensembles de cylindres disposés de part et d'autre du vilebrequin, chacun des ensembles cylindres comprenant un ensemble de pistons qui coulissent ainsi dans les cylindres de part et d'autre du vilebrequin. Les différents cylindres sont fixés sur le carter via une embase, assurant ainsi la cohésion du moteur. Un tel montage impose cependant une augmentation de l'entraxe entre les différents cylindres, augmentant de ce fait l'encombrement du moteur, et nuisant à l'implantation du moteur dans des cellules d'avions.GENERAL TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of aircraft piston engines, and more specifically to aircraft piston engines in a flat configuration. STATE OF THE ART Piston engines in a flat configuration are well known and commonly used because of their structure which makes it possible to obtain an advantageous space for certain applications, in particular aeronautics. Such engines conventionally comprise a crankshaft rotatably mounted in a housing, and two sets of cylinders arranged on either side of the crankshaft, each of the cylinder assemblies comprising a set of pistons which thus slide in the cylinders of both sides. other crankshaft. The different cylinders are fixed on the casing via a base, thus ensuring the cohesion of the engine. Such an assembly, however, imposes an increase in the spacing between the various cylinders, thereby increasing the size of the engine, and adversely affecting the installation of the engine in aircraft cells.
PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention vise ainsi à proposer un système ne présentant pas ces inconvénients. À cet effet, la présente invention propose un moteur à pistons en configuration à plat, comprenant - un vilebrequin monté tournant dans un carter, - un banc gauche de cylindres et un banc droit de cylindres disposés de part et d'autre du vilebrequin et comprenant chacun une pluralité de cylindres, ledit vilebrequin définissant un axe longitudinal X-X correspondant à son axe de rotation, et un axe transversal Y-Y perpendiculaire à son axe longitudinal X-X, l'axe longitudinal X-X et l'axe transversal Y-Y définissant un plan transversal P, chaque cylindre des bancs gauche et droit étant disposés respectivement selon un axe transversal gauche Yg-Yg et un axe transversal droit Yd-Yd parallèles au plan transversal P, chacun des cylindres étant équipé d'un piston lié au vilebrequin de manière à faire des mouvements de va et vient avec la rotation du vilebrequin ; le moteur étant caractérisé en ce que les bancs gauche et droit de cylindres sont disposés de manière décalée selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd et/ou inclinés selon l'axe X-X, l'axe transversal gauche Yg-Yg et l'axe transversal droit Yd-Yd formant respectivement un angle eg et ed par rapport à l'axe X-X.PRESENTATION OF THE INVENTION The present invention thus aims to propose a system that does not have these disadvantages. To this end, the present invention provides a piston engine in a flat configuration, comprising - a crankshaft mounted rotating in a housing, - a left bank of cylinders and a straight bank of cylinders arranged on either side of the crankshaft and comprising each a plurality of cylinders, said crankshaft defining a longitudinal axis XX corresponding to its axis of rotation, and a transverse axis YY perpendicular to its longitudinal axis XX, the longitudinal axis XX and the transverse axis YY defining a transverse plane P, each cylinder of the left and right benches being disposed respectively along a left transverse axis Yg-Yg and a right transverse axis Yd-Yd parallel to the transverse plane P, each cylinder being equipped with a piston connected to the crankshaft so as to make movements of comes and goes with the rotation of the crankshaft; the engine being characterized in that the left and right banks of cylinders are arranged in an offset manner along a third axis ZZ, perpendicular to the longitudinal axis XX, to the left transverse axis Yg-Yg and to the right transverse axis Yd -Yd and / or inclined along the axis XX, the left transverse axis Yg-Yg and the right transverse axis Yd-Yd respectively forming an angle eg and ed with respect to the axis XX.
Selon un mode de réalisation particulier, chacun desdits bancs gauche et droit de cylindres sont reliés de manière indépendante au carter par des moyens de fixation. Lesdits moyens de fixation comprennent alors typiquement des goujons disposés de manière à assurer un serrage de chacun des bancs de cylindres sur le carter, chaque goujon contribuant au serrage d'un unique banc de cylindres sur le carter. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de fixation comprennent des moyens de serrage indépendants, de sorte que le serrage de chacun des bancs de cylindres sur le carter soit indépendant.According to a particular embodiment, each of said left and right banks of cylinders are independently connected to the housing by fastening means. Said fastening means then typically comprise studs arranged so as to ensure a tightening of each of the banks of cylinders on the housing, each stud contributing to the clamping of a single bank of cylinders on the housing. According to a particular embodiment, the fixing means comprise independent clamping means, so that the clamping of each of the banks of cylinders on the housing is independent.
Selon un mode de réalisation particulier, - l'axe transversal gauche Yg-Yg forme un premier angle de rotation rotation eg avec l'axe transversal Y-Y selon l'axe X-X, et - l'axe transversal droit Yd-Yd forme un second angle de rotation ed avec l'axe transversal Y-Y selon l'axe X-X, lesdits angles de rotation eg et ed étant distincts. Lesdits angles de rotation eg et ed sont alors typiquement tels que eg = ed ; la configuration est alors symétrique par rapport à un plan défini par les axes X-X et Z-Z.According to a particular embodiment, the left transverse axis Yg-Yg forms a first rotation angle eg with the transverse axis YY along the axis XX, and the right transverse axis Yd-Yd forms a second angle. ed rotation with the transverse axis YY along the axis XX, said rotation angles eg and ed being distinct. Said rotation angles eg and ed are then typically such that eg = ed; the configuration is then symmetrical with respect to a plane defined by the X-X and Z-Z axes.
Selon un mode de réalisation particulier, les bancs gauche et droit de cylindres sont disposés de manière décalée selon le troisième axe Z-Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd, et inclinée selon l'axe X-X, les cylindres passant les axes Yd-Yd et Yg-Yg, formant respectivement un angle ed et eg avec l'axe Y-Y, de sorte que lesdits angles de rotation eg et ed sont tels que eg = ed. L'invention concerne également une turbomachine comprenant un moteur à pistons en configuration à plat tel que défini précédemment.According to a particular embodiment, the left and right banks of cylinders are arranged in an offset manner along the third axis ZZ, perpendicular to the longitudinal axis XX, to the left transverse axis Yg-Yg and to the right transverse axis Yd Yd, and inclined along the axis XX, the cylinders passing the axes Yd-Yd and Yg-Yg, respectively forming an angle ed and eg with the axis YY, so that said angles of rotation eg and ed are such that eg = ed. The invention also relates to a turbomachine comprising a piston engine in flat configuration as defined above.
PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 présente un exemple de moteur à pistons en configuration à plat selon un aspect de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 présente un exemple de moteur 1 à pistons en configuration à plat selon un aspect de l'invention.PRESENTATION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings, in which FIG. piston engine in a flat configuration according to one aspect of the invention. DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 shows an example of a piston engine 1 in a flat configuration according to one aspect of the invention.
Le moteur 1 tel que présenté comprend - un vilebrequin 2 monté tournant dans un carter 3, - un banc gauche de cylindres 4 et un banc droit de cylindres 5 disposés de part et d'autre du vilebrequin 2 et comprenant chacun une pluralité de cylindres, chacun des cylindres étant équipé d'un piston 6 lié au vilebrequin 2 de manière à faire des mouvements de va et vient avec la rotation du vilebrequin 2. Le vilebrequin 2 définit un axe longitudinal X-X, qui correspond à son axe de rotation. On définit ensuite un axe transversal Y-Y, perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, l'axe transversal Y-Y et l'axe longitudinal X-X définissant un plan transversal P. Chacun des cylindres des bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres sont 15 disposés respectivement selon un axe transversal gauche Yg-Yg et un axe transversal droit Yd-Yd parallèles au plan transversal P. Les cylindres du banc gauche de cylindres 4 et du banc droit de cylindres 5 sont donc alignés respectivement selon l'axe transversal gauche Yg-Yg et l'axe transversal droit Yd-Yd. 20 Les bancs de cylindres gauche 4 et droit 5 sont assemblés au carter 3 par des moyens de fixation assurant ainsi la cohésion du moteur 1. Dans le mode de réalisation représenté, les bancs gauche 4 et droit 5 de 25 cylindres sont disposés de manière décalée selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire au plan P, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X, à l'axe transversal gauche Yg-Yg et à l'axe transversal droit Yd-Yd. L'axe transversal gauche Yg-Yg et l'axe transversal droit Yd-Yd sont ainsi décalés l'un par rapport à l'autre selon ce troisième axe Z-Z. 30 Les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres sont ici assemblés au carter 3 par des goujons 7 traversant chacun un unique banc de cylindres et se logeant dans le carter 3.The engine 1 as presented comprises - a crankshaft 2 rotatably mounted in a casing 3, - a left bank of cylinders 4 and a straight bank of cylinders 5 arranged on either side of the crankshaft 2 and each comprising a plurality of cylinders, each of the cylinders being equipped with a piston 6 connected to the crankshaft 2 so as to move back and forth with the rotation of the crankshaft 2. The crankshaft 2 defines a longitudinal axis XX, which corresponds to its axis of rotation. A transverse axis YY, perpendicular to the longitudinal axis XX, is then defined, the transverse axis YY and the longitudinal axis XX defining a transverse plane P. Each of the cylinders of the left and right banks 4 of cylinders are disposed respectively according to a left transverse axis Yg-Yg and a right transverse axis Yd-Yd parallel to the transverse plane P. The cylinders of the left bank of cylinders 4 and of the straight bank of cylinders 5 are thus aligned respectively along the left transverse axis Yg-Yg and the right transverse axis Yd-Yd. The banks of left and right cylinders 5 are assembled to the casing 3 by fastening means thus ensuring the cohesion of the engine 1. In the embodiment shown, the left and right banks 5 of 25 cylinders are arranged in a staggered manner. along a third axis ZZ, perpendicular to the plane P, that is to say perpendicular to the longitudinal axis XX, to the left transverse axis Yg-Yg and to the right transverse axis Yd-Yd. The left transverse axis Yg-Yg and the right transverse axis Yd-Yd are thus shifted relative to each other along this third axis Z-Z. The left and right bank 4 of cylinders are here assembled to the casing 3 by studs 7 each passing through a single bank of cylinders and housed in the casing 3.
Les axes transversaux gauche Yg-Yg et droit Yd-Yd étant décalés l'un par rapport à l'autre selon le troisième axe Z-Z, les goujons 7 assemblant les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres sont également décalés l'un par rapport à l'autre selon le troisième axe Z-Z et sont donc fixés à des emplacements distincts du carter 3. Dans le mode de réalisation représenté, les bancs de cylindres gauche et droit 4 et 5 comprennent des culasses, assurant l'obturation des extrémités des cylindres opposées au vilebrequin 2. Seule la culasse 42 du banc de cylindres gauche 4 est identifiée sur la figure 1, la culasse du banc de cylindres droit 5 ne ressortant pas dans le plan de coupe de cette figure. Les moyens de fixation, ici les goujons 7 traversent donc chacun un banc de cylindres, la culasse associée et viennent se loger dans le carter 3, assemblant ainsi un ensemble comprenant le vilebrequin 2, le carter 3, les cylindres du banc de cylindres et le cas échéant la ou les culasses associées.The left transverse axes Yg-Yg and right Yd-Yd being offset relative to each other along the third axis ZZ, the studs 7 assembling the left and right bank 4 of cylinders are also shifted relative to each other. to the other according to the third axis ZZ and are therefore fixed at separate locations of the housing 3. In the embodiment shown, the left and right cylinder banks 4 and 5 comprise cylinder heads, ensuring the closure of the ends of the cylinders opposite the crankshaft 2. Only the yoke 42 of the left cylinder bank 4 is identified in Figure 1, the cylinder head of the right cylinder bank 5 not emerging in the sectional plane of this figure. The fastening means, here the studs 7 then each pass through a bank of cylinders, the associated yoke and are housed in the housing 3, thus assembling an assembly comprising the crankshaft 2, the housing 3, the cylinders of the cylinder bank and the where appropriate, the associated cylinder head (s).
Dans le cas où les bancs de pistons 4 et 5 sont décalés par rapport à l'axe Z-Z, le choix de la valeur de décalage des bancs de pistons est avantageusement définie de manière à optimiser le rendement du moteur en réduisant les pertes par frottements à l'interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs, en particulier en réduisant les frottements à cette interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs lors de la détente. Selon un autre mode de réalisation, les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres ne sont pas décalés selon un troisième axe Z-Z, perpendiculaire au plan P, mais inclinés l'un par rapport à l'autre autour de l'axe X-X. On définit ainsi un premier angle de rotation eg entre l'axe transversal Y-Y et l'axe transversal gauche Yg-Yg, et un second angle de rotation ed entre l'axe transversal Y-Y et l'axe transversal droit Yd-Yd.In the case where the piston benches 4 and 5 are offset with respect to the ZZ axis, the choice of the offset value of the piston benches is advantageously defined so as to optimize the engine efficiency by reducing the friction losses to the interface between the pistons and their respective cylinders, in particular by reducing the friction at this interface between the pistons and their respective cylinders during relaxation. According to another embodiment, the left banks 4 and right 5 of cylinders are not shifted along a third axis Z-Z, perpendicular to the plane P, but inclined relative to each other about the axis X-X. Thus, a first angle of rotation eg is defined between the transverse axis Y-Y and the left transverse axis Yg-Yg, and a second angle of rotation ed between the transverse axis Y-Y and the right transverse axis Yd-Yd.
Ces angles de rotation eg et ed peuvent être distincts ; l'un peut être nul et l'autre non-nul, ou ils peuvent être tels que eg-6d ; la configuration est alors symétrique par rapport à un plan défini par les axes X-X et Z-Z. Les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres peuvent également être disposés de manière décalée et inclinée l'un par rapport à l'autre, respectivement selon le troisième axe Z-Z et autour de l'axe X-X. Les bancs gauche 4 et droit 5 de cylindres peuvent également être disposés de manière décalée selon le troisième axe Z-Z, et de sorte que leurs axes transversaux gauche Yg-Yg et droit Yd-Yd soient chacun inclinés par rapport à l'axe transversal Y-Y selon une inclinaison identique. On a alors les angles de rotation eg et ed égaux, c'est-à-dire tels que eg=ed.These angles of rotation eg and ed can be distinct; one can be null and the other non-null, or they can be such as eg-6d; the configuration is then symmetrical with respect to a plane defined by the X-X and Z-Z axes. The left bank 4 and right bank 5 of cylinders can also be arranged in an offset manner and inclined with respect to each other, respectively along the third axis Z-Z and around the axis X-X. The left bank 4 and right bank 5 of cylinders can also be arranged in an offset manner along the third axis ZZ, and so that their transverse left axes Yg-Yg and Yd-Yd are each inclined relative to the transverse axis YY according to an identical inclination. We then have angles of rotation eg and ed equal, that is to say such that eg = ed.
Dans le cas où les bancs de pistons 4 et 5 sont inclinés par rotation autour du l'axe X-X, l'inclinaison des bancs de pistons est avantageusement définie de manière à optimiser le rendement du moteur en réduisant les pertes par frottements à l'interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs, en particulier en réduisant les frottements à cette interface entre les pistons et leurs cylindres respectifs lors de la détente. La structure proposée permet de réduire l'encombrement du moteur selon l'axe X-X, améliorant de ce fait l'implantation du moteur. Elle permet également d'avoir une structure d'assemblage plus flexible du fait de l'assemblage indépendant des bancs de cylindres sur le carter. Cette structure permet de plus de fixer et de serrer les bancs de cylindres de manière indépendante, facilitant ainsi les opérations de maintenance en permettant de les désassembler individuellement.In the case where the piston benches 4 and 5 are inclined by rotation around the axis XX, the inclination of the piston banks is advantageously defined so as to optimize the engine efficiency by reducing friction losses at the interface between the pistons and their respective cylinders, in particular by reducing the friction at this interface between the pistons and their respective cylinders during relaxation. The proposed structure makes it possible to reduce the size of the engine along the X-X axis, thereby improving the motor layout. It also allows to have a more flexible assembly structure due to the independent assembly of the banks of cylinders on the housing. This structure also allows to fix and tighten the banks of cylinders independently, thereby facilitating maintenance operations by allowing disassembly individually.
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