Histoire des moteurs à piston rotatif, de 1588 à Félix Wankel

Sources : Double Chevron n°19 (Hiver 1969) et n°33 (Automne 1973);

De tous temps, les chercheurs se sont efforcés de réaliser des machines énergétiques susceptibles de produire un travail pour remplacer les sources traditionnelles d'énergie, à savoir la force musculaire de l'homme ou de certains animaux. Les premières machines utilisaient la force du vent ou celle de l'eau, puis viennent la machine à vapeur et enfin le moteur à combustion interne. Pour ce dernier, les inventeurs ont toujours cherché à obtenir des engins dont les éléments soient animés d'un mouvement de rotation, nécessaire à presque toute exploitation d'énergie. On peut distinguer dans les moteurs à combustion interne :

1 - les moteurs à pistons à mouvement alternatif.	2- les moteurs à pistons à mouvement rotatif.

Les premiers sont caractérisés par un système bielle-manivelle qui transforme le mouvement alternatif rectiligne du piston en un mouvement circulaire de l'arbre moteur, ce dernier étant constitué d'un arbre coudé appelé vilebrequin (figure 1). Les moteurs à piston rotatif sont ceux dans lesquels le système décrit ci-dessus a été remplacé par un piston accouplé à un arbre tournant (figure 2), effectuant un mouvement de rotation uniforme ou varié sans être affecté par des forces d'inertie alternatives dues aux variations de vitesse du piston au cours du cycle, et particulièrement aux points morts (P.M.H. - P.M.B., figure 1). Le mouvement produit est directement rotatif. Il n'est donc plus nécessaire de le transformer pour le rendre utilisable.

1588

L'ingénieur italien Ramelli décrit et illustre les pompes à eau de son invention. C'est la première réalisation de la pompe à palettes qui est couramment employée de nos jours, pour les pompes à huile et également pour certains compresseurs.

1636

L'allemand Pappenheim, constructeur de machines, invente la pompe à engrenages qui assure à l'heure actuelle encore, le graissage des moteurs. Cette pompe à engrenages permet de supprimer les tiroirs à mouvements alternatifs prévus par Ramelli. L'inventeur faisait tourner sa machine au moyen d'une roue à godets entraînée par l'eau d'une rivière. La pompe alimentait des jets d'eau. En 1636, l'empereur Ferdinand II (1619-1637) lui accorda pour son invention, un privilège correspondant à nos brevets actuels. Dès cette époque les chercheurs durent s'efforcer de résoudre les problèmes d'étanchéité des pièces en mouvement. C'est précisément ce problème d'étanchéité qui a été décisif dans la réalisation de l'actuel moteur à piston rotatif.

1650

Otto von Guericke réalise une machine à faire le vide. L'étanchéité entre cylindre et piston est obtenue par des joints en cuir.

1782

James Watt, inventeur sur la machine à vapeur du système bielle-manivelle qui permet de transformer le mouvement alternatif du piston en mouvement rotatif, crée une machine à piston oscillant, dans laquelle une pale rotative en forme d'aile (1) accomplissait un mouvement de rotation presque complet en découvrant les lumières d'admission (2) dans une chambre que séparait une paroi radiale cintrée (3).

1799

Un collaborateur de Watt, Murdock, se sert de la pompe à engrenages de Pappenheim pour réaliser une machine à vapeur à piston tournant. Il garnit l'extrémité des dents des engrenages d'une " lisse " en bois. Cette machine avait un rendement très faible par manque d'étanchéité.

1846

Elijah Galloway construit la première machine à piston tournant avec épicycloïde intérieure et enveloppante extérieure.

1859

L'anglais Jones modifie la pompe à engrenages de Pappenheim en réalisant une pompe à deux rotors à deux dents par engrenage. Les compresseurs et pompes Rootes fonctionnent selon le même principe.

A partir de 1900, les recherches sur le moteur à piston rotatif se poursuivent dans un climat nouveau, marqué par la recherche de formes plus élaborées.

1900

Alotham et Franchot présentent un compresseur à palettes caractérisé par un boisseau tournant se mouvant à l'intérieur d'une cycloïde. C'est la première fois que l'on obtient un rapport 1 à 2 et un frottement à glissement remplaçant l'engrènement rotatif de Galloway.

1901

L'américain Cooley dépose un brevet pour une machine à piston tournant avec épicycloïde intérieure et enveloppante extérieure. Cooley a recours à l'engrènement.

1908

L'anglais Umpleby transforme la machine à vapeur de Cooley en machine à combustion interne. Il se heurte à des difficultés d'étanchéité et de cinématique.

1923

Wallinder et Skoog : brevet suédois qui mentionne une véritable machine thermique à piston rotatif avec engrènement à denture, hypocycloïde intérieure enveloppante et rotor intérieur en étoile à cinq branches, avec rapport de rotation 5/6 pouvant servir de moteur de combustion à deux ou quatre temps.

1938

Le français Dimitri Sensaud de Lavaud dépose un brevet pour une machine à piston rotatif avec engrènement à denture intérieure, carter délimité par une hypocycloïde interne et démultiplication 5/6. Avec l'appui des firmes Citroën et Renault et sur l'instigation du ministère de l'Air, les Ateliers de Batignolles construisent ce moteur. Malgré plusieurs modifications, il ne donna jamais sa puissance normale et fut abandonné trois ans plus tard.

1943

Le constructeur suisse Bernard Maillard réalise un compresseur d'air à partir d'un brevet anglais pour une machine à piston giratoire avec rapport 2/3 et chambres à surface en hypocycloïde interne. L'étanchéité insuffisante ne permettait pas de transformer ce compresseur en moteur thermique.

ENFIN WANKEL VINT...

Félix Wankel

1902
Félix Wankel naît à Lahr, en Forêt Noire. De 1921 à 1926, il occupe un poste commercial dans une maison d'éditions scientifiques à Heidelberg.

1924
Wankel installe son propre atelier à Heidelberg. Il réalise ses premières ébauches d'un moteur à piston rotatif.

1926
II comprend que le grand problème est celui de l'étanchéité. Il s'y attaque avec résolution.

1927
II met au point les dessins d'un moteur à piston rotatif. Pendant la guerre Félix Wankel travaille au Ministère de l'Air.

1951
Fondation d'un bureau de recherches techniques à Lindau, sur le lac de Constance. Premiers contacts avec N.S.U. et d'autres entreprises. Le 20 décembre, Wankel et N.S.U. se font un mutuel cadeau de Noël : ils signent un contrat d'association qui a pour objet le moteur à piston rotatif.

1954
Le 13 avril, le premier moteur Wankel à piston rotatif est réalisé. Chez N.S.U. c'est l'enthousiasme, on dit : "quatre temps en une seule machine, c'est quatre inventions en une seule".

1956
Un prototype de moto N.S.U. gagne toutes les épreuves de sa catégorie et bat plusieurs records du monde, sur le lac Salé. Son moteur est alimenté par un compresseur à piston rotatif.

1958
Premiers essais chez N.S.U. de prototypes de moteurs à piston rotatif.

1960
Au congrès V.D.I. (Association des Ingénieurs Allemands) il est question pour la première fois en public, du moteur à piston rotatif N.S.U.-Wankel.

1963
Présentation au Salon de l'Automobile de Francfort, du spider (dérivé du coupé Sport-Prinz) à moteur N.S.U.-Wankel.

NSU Spider

Carrosserie	spider 2 places
Moteur	KKM 502 497,5 cm3, 50 ch DIN à 6000 tr/min 7,9 mkg à 3500 tr/min
Transmission	propulsion, boîte 4 vitesses
Freinage	disques à l'AV, tambours AR
Vitesse maxi	153 Km/h
Dimensions	Longueur : 3,58 m, largeur : 1,52 m, hauteur : 1,26 m, empattement : 2,02 m
Poids	700 kgs
Production (1964-1967)	environ 2375 ex.