Brevet FR2311931A1 — publié le 19761217

La présente invention concerne les cyclomoteurs équipés d'un moteur monocylindrique qui comporte un piston d'équilibrage. On connait des moteurs monocylindriques avec piston d'équilibrage dans lesquels les aies géométriques des pistons moteur et d'équilibrage font entre eut un angle différent de 180 degrés. Mais cette disposition qui permet d'assurer l'équilibrage du moteur å condition d'avoir recours à une masse d'équilibrage, ne permet pas d'utiliser convenablement le piston d'équilibrage pour coopérer au remplissage du carter-pompe. En effet ce piston ne se trouve pas à son point d'élongation maximale en même temps que le piston moteur. On tonnait également des moteurs dans lesquels les axes géométriques des pistons moteur et d'équilibrage sont dans le prolongement l'un de l'autre. Mais on est alors obligé de relier l'un de ces pistons, en général le piston d'équilibrage, à l'arbre vilebrequin au moyen d'une double bielle, les deux parties de cette double bielle se déplaçant dans des plans sensiblement symétriques par rapport au plan dans lequel se meut la bielle motrice. Cette solution améliore l'équilibrage dynamique du moteur, mais augmente notablement son encombrement, ce qui représente un sérieux inconvénient pour l'application aux cyclomoteurs. La présente invention a notamment pour but de permettre de réaliser un cyclomoteur dans lequel le moteur présente un bon équilibrage dynamique en même temps qu'en encombrement réduit et une forme adaptée à celle du volume disponible pour le moteur dans un cyclomoteur. Selon l'invention, le cyclomoteur qui comporte un moteur monocylindre avec piston d'équilibrage, le piston moteur et le pistoh d'équilibrage étant reliéa à un arbre vilebrequin respectivement par une bielle motrice et une bielle d'équilibrage, le cyclomoteur comprenant en outre un volant magnétique constituant une première masse et un ensemble de transmission comprenant au moins un embrayage et constituant une seconde masse, ces deux masses étant disposées sensiblement symétriquement par rapport à un plan, est caractérisé en oe que ce plan de symétrie coincide sensiblement avec le plan médian longitudinal du cyclomoteur, et en ce que les deui plans dans lesquels se meuvent respectivement la bielle motrice et la bielle d'équilibrage sont eux-m8mes sensiblement symétriques par rapport audit plan de symétrie. Cette organisation du moteur permet de réduire son encombrement, comme on le verra par la suite, tout en assurant un équilibrage dynamique satisfaisant. Selon une réalisation préférée, les paliers de l'arbre vilebrequin sont également disposés d'une façon sensiblement symétrique par rapport audit plan de symétrie. Ceci assure une symétrie totale, par rapport & ce plan, des efforts de déformation dus aux forces appliquées au vilebrequin. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif d'échappement du moteur est disposé au-dessous de ce moteur dans l'angle dièdre formé par les deux plans, symétriques par rapport au plan de symétrie précité, qui passent par l'intersection de oe plan de symétrie avec la surface du sol quand le cyclomoteur est en position de marche, et qui sont respectivement tangents è la première et à la seconde masse. Ainsi est utilisé au mieux le volume disponible au-dessous du moteur et délimite par les positions d'inclinaison maximale du véhicule par rapport au sol. Dans le cas où l1aie du cylindre moteur n'est pas horizontal, l'invention prévoit enoore que le piston d'équilibrage est prolongé, du côté opposé à la bielle d'équilibrage, par une jupe périphérique qui détermine aveo la paroi frontale du piston une cavité ouverte du côté opposé a la bielle. Si, par suite d'un arrêt prolongé du véhicule, de lthuile venant du carter s'est accumulée à travers des fuites dans le fond du cylindre d'équilibrage, de l'air reste emprisonné dans la cavité précitée. Lorsqu'on met ensuite en marche le moteur, cet air limite la pression à l'intérieur du cylindre d'équilibrage si le volume de la cavité est convenablement choisi, et empêche la destruction du cylindre et du piston d'équilibrage qui se produirait en l'absence de ce matelas d'air protecteur Si le volume d'huile accumulé était important. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront enoore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, on a représenté une réalisation particulière de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur pour cyclomoteur selon l'invention, La figure 2 est une vue latérale correspondant à la figure 1, La figure 3 est une vue partielle suivant III-III de la figure 2, La figure 4 est une vue partielle de dessus du dispositif d'échappement, Les figures 5a à 5d sont des schémas montrant les efforts appliqués au vilebrequin du moteur et sa courbe de déformation. On a représenté aux figures 1 et 2 un moteur monocylindrique pour cyclomoteur qui comprend un cylindre moteur 1 dans lequel se meut un piston moteur 2 qui est relié par une bielle motrice 3 à un arbre vilebrequin 4a, 4b. Le moteur comprend en outre un cylindre d'équilibrage 5 dans lequel se meut un piston d'équilibrage 6 relié à l'arbre vilebrequin par une bielle d'équilibrage 7. L'axe du cylindre d'équilibrage 5 est disposé à 180 degrés par rapport à l'axe du cylindre moteur 1. L'arbre vilebrequin est, dans la réalisation représentée, composé de deux parties conformément à la demande de brevet français N0 75/07.346 du 10 Mars 1975 au nom de la Demanderesse. Ce vilebrequin comprend deux demi-arbres 4a, 4b reliés chacun à un plateau-manivelle 8a, 8b ces deux plateaux étant reliés par un maneton sur lequel tourillonne la tête de la bielle motrice 3. Le plateau-manivelle 8b forme une seule pièce avec ce maneton et est d'autre part solidaire d'un excentrique sur lequel tourillonne la tête de la bielle d'équilibrage 7. De préférence les deux têtes de bielle sont calées sensiblement à 180 degrés l'une de l'autre par rapport à l'axe de rotation du vilebrequin. Le demi-arbre 4a supporte une première masse constituée par un volant magnétique 9 tandis que l'autre demi-arbre 4b supporte une seconde masse constituée par les organes de transmission de mouvement qui comprennent par exemple un variateur de vitesse à poulie extensible 10 et au moins un embrayage 11. Ces deux masses présentent chacune sensiblement une symétrie de révolution par rapport à l'axe 12 du vilebrequin. L'invention prévoit que les axes des cylindres moteur et d'équilibrage sont parallèles entre eux, les deux cylindres étant disposés de part et d'autre de l'axe 12. De plus les plans 13, 14 dans lesquels se meuvent respectivement les bielles motrice 3 et d'équilibrage 7 sont sensiblement symétriques par rapport à un plan 15 qui coïncide sensiblement avec le plan médian longitudinal du cyclomoteur sur lequel est monté le moteur, ce plan étant dans la suite désigné par "le plan de symétrie". Les deux masses 11 et 12 sont elles-mêmes disposées sensiblement symétriquement par rapport au plan de symétrie 15, ainsi que les paliers 17 du vilebrequin. La figure 2 montre que le moteur est relié au cadre 18 du cyclomoteur d'une part à sa partie inférieure par l'intermédiaire d'un bloc élastique 19 et d'autre part à sa partie supérieure par une liaison pivotant autour d'un axe 20. La figure montre également la tubulure d'alimentation 21 et la tubulure d'échappement 22 qui aboutit dans le dispositif ou pot d'échappement 23 qui passe au-dessous du moteur. On voit à la figure 3 que ce dispositif d'échappement est disposé dans l'angle dièdre formé par deux plans 24, 25 sensiblement symétriques par rapport au plan de symétrie 152 ces plans passant par la droite 26, intersection du plan de symétrie 15 avec la surface du sol quand le véhicule est en position de marche, et tangents respectivement aux masses Il et 12. Ces deux plans, qu'il est convenu d'appeler "gardes au sol1, limitent le volume disponible au-dessous du moteur -compte tenu des positions d'inclinaison maximale que peut prendre le véhicule compte tenu des masses 11 et 12. On comprend donc que ce volume est utilisé au mieux par la configuration conforme à l'invention. Dans le cas où, comme dans la réalisation représentée, les axes des cylindres sont inclinés par rapport à l1horizontale, il est prévu de former dans le dispositif d'échappement 23 un embouti 27 dans lequel vient se loger le fond du cylindre d'équilibrage 5. Toujours dans le cas où le moteur est incliné par rapport à l'horizontale, le piston d'équilibrage 6 est prolongé, du côté opposé à la bielle d'équilibrage 7, par une jupe périphérique de sécurité 29, qui délimite avec la paroi frontale du piston 6 une cavité 30 ouverte du côté 7 du fond/cylindre d'équilibrage 6. Le rôle de cette cavité est le suivant. Si le véhicule reste à l'arrêt pendant une période prolongée, le mélange de combustible et d'huile contenu dans le carter qui renferme le vilebrequin a tendance à s'écouler vers le fond du cylindre d'équilibrage, l'étanchéité assurée par les segments du piston d'équilibrage n'étant pas parfaite. Si le volume de liquide accumulé sur le fond du cylindre est important, il y a risque d'endommager le moteur lorsqu'on le remet en marche, en l'absence de la cavité 30.Mais grâce à la présence de cette cavité, un matelas d'air reste emprisonné dans la cavité et, si on choisit le volume ds cette dernière pour qutil soit du même ordre que le volume balayé par le piston d'dquilibrage dans sa course, on élimine tout risque de dommage à la mise en marche. La figure 1 permet d'apprécier le gain en encombrement apporté par l'invention. Les axes 13 et 14 des cylindres moteur et d'équilibrage n'étant pas oonfondus, le piston d'équilibrage 6 est décalé par rapport aux plateauxmanivelles 8a et 8b du vilebrequin. On voit sur la figure que la jupe de guidage de ce piston est échancrée en 31 du côté de ces plateaux-manivelles de façon à réduire l'encombrement axial du moteur. Le guidage du piston reste cependant assuré par la portion opposée 32 de la jupe de guidage et par la jupe de sécurité 29 qui contribue également au guidage du piston.On comprend ainsi que l'adjonction de la cavité de sécurité 30 n'augmente pas en pratique l'encombrement du cylindre d'équilibrage, la somme des hauteurs des jupes de guidage et de sécurité étant prise pratiquement égale à la valeur nécessaire au guidage du piston et à son étanchéité. La disposition décrite ci-dessus du système d'échappement avec son embouti assure un nouveau gain en encombrement. L'équilibrage dynamique du moteur reste satisfaisant. Le décalage entre les plans 13 et 14 de débattement des bielles 3 et 7 introduit un couple de basculement transversal appliqué au vilebrequin, mais ce décalage peut être maintenu petit grâce à la construction de l'arbre vilebrequin décrite dans la demande 75/07.346 qui permet de réduire 1 1épaisseur du plateau-manivelle 8b. Le fait que le moteur est symétriques du point de vue géométrique et dynamique, par rapport à un plan 15, et que ce plan coïncide avec le plan médian du véhicule qui est également plan de symétrie du ou des passagers, assure une excellente stabilité du véhicule. On a représenté à la figure Sa les efforts appliqués au vilebrequin ces efforts étant tous ramenés dans un même plan. Ces efforts comprennent t - L'effort F1 applique par la bielle motrice et correspondant d'une part à la pression des gaz moteurs, et d'autre part b l'inertie des masses en mouvement alternatif, et des masses en rotation liées à l'équipage moteur. - L'effort F2 exercé par la bielle d'êquilibrage et correspondant à l'inertie de l'équipage d'équilibrage en mouvement alternatif, et des masses tournantes qui lui sont liées. - L'effort F3 correspondant à la traction de la courroie de trains mission, effort ramené dans le mQaPe plan que les autres efforts et supposé dirigé dans le sens le plus défavorable. - Les efforts F4 et F5 correspondant aux efforts d'inertie dus aux balourds admissibles pour les masses 11 (embrayage) et 12 (volant magnétique). - Les efforts F6 et F7 correspondant aux réactions des paliers 17. Les figures 5b et 5c sont les diagrammes correspondants des efforts trans chants et des moments fléchissants respectivement. A titre d'exemple, pour un moteur ayant um cylindrée de 50 cm3 et développant une puissance de 3 chevaux à une vitesse de rotation de 7.000 tours/minute, les efforts ci-dessus ont les valeurs suivantes, pour cette dernière valeur de la vitesses F1 = 480 DaN 4 = F5 40 DaN F2 = 120 " F6 - 200 DaN F3= 20 n F7 5 300 DaN Les balourds admis dans les calculs pour les masses 11 et 12 ont un effet équivalent à une accélération de 20g appliquée à des masses de 2kg chacune. La figure 5d représente dans ces conditions la courbe déformée de l'axe du vilebrequin. On oonstate que la flèche pour la portion de cette courbe comprise entre les paliers atteint sa valeur maximale i pour un point situé entre les plans 13 et 14 dans lesquels se meuvent les deux bielles, donc pratiquement dans le plan de symétrie 15 du cyclomoteur. Cette valeur maximale i n'atteint que 2,4 microns dans les conditions définies ci-dessus. Les flèches h1 et h2 aux extrémités du vilebrequin atteignent d'autre part respectivement 32 et 20 microns. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la réalisation décrite ci-dessus et on peut apporter à celle-ci de nombreuses variantes d'exécution à la portée de l'Homme de l'Art sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Cyclomoteur comportant un moteur monocylindre avec piston d'équilibrage, le piston moteur et le piston d'équilibrage étant reliés à un arbre vilebrequin respectivement par une bielle motrice et une bielle d'équilibrage, le cyclomoteur comprenant en outre un volant magnétique constituant une première masse et un ensemble de transmission comprenant au moins un embrayage et constituant une seconde masse, ces deux masses étant disposées sensiblement symétriquement par rapport à un plan, caractérisé en oe que ce plan de symétrie coïncide sensiblement aveo le plan médian longitudinal du cyclomoteur, et en ce que les deux plans dans lesquels se meuvent respectivement la bielle motrice et la bielle d'équilibrage sont eu=-mêmes sensiblement symétriques par rapport audit plan de symétrie. 2.- Cyclomotear selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les paliers du vilebrequin sont disposés sensiblement symétriquement par rapport audit plan de symétrie. 3.- Cyclomoteur selon l'une des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'échappement est disposé au-dessous du moteur dans l'angle dièdre formé par les deux plans, symétriques par rapport au plan de symétrie précité, qui passent par l'intersection de ce plan de symétrie avec la surface du sol quand le cyclomoteur est en position de marche, et qui sont respectivement tangents à la première et à la seconde masse. 4.- Cyclomoteur selon la Bevendication 3, et dans lequel l'axe du cylindre moteur fait un certain angle avec l'horizontale, caractérisé en ce que le dispositif d'échappement présente un embouti dans lequel vient se loger la partie inférieure du cylindre d'équilibrage. 5.- Cyclomoteur selon l'une quelconque des Revendications I à 4, et dans lequel l'axe du cylindre moteur est incliné par rapport à l'horizontale, caractérisé en ce que le piston d'équilibrage est prolongé, du côté opposé à la bielle d'équilibrage, par une jupe périphérique qui délimite avec la paroi frontale de ce piston une cavité ouverte du côté opposé à la bielle d'équilibrage et destinée à emprisonner un matelas d'air de sécurité. 6.- Cyclomoteur selon la Revendication 5, caraotérisé en ce que le volume de ladite cavité est du même ordre que le volume balayé par le piston d'équilibrage.