Brevet FR2378179A1 — publié le 19780818

La présente invention concerne un dispositif d'équilibrage pour moteur a combustion interne, en particulier pour moteur quatre cylindres en ligne, du type comportant deux arbres d'équilibrage disposés symétriquement par rapport au plan longitudinal du moteur et pourvus de contrepoids de meme valeur placés symétriquement par rapport audit plan longitudinal, ces deux arbres d'équilibrage tournant-en sens inverse avec une vitesse de rotation double de celle du v'itebrequin et équilibrant la force d'inertie alternative des pistons. On sait qu'un moteur a combustion interne excerce sur ses appuis des actions variables périodiques qui résultent d'une part de la force d'inertie alternative prenant naissance lors du mouvement des pistons et d'autre part de la force d 7inertie centrifuge créée par le mouvement de rotation du vilebre quia, Or comme ces forces engendrent de nombreuses vibrations, il est indispensable de les équilibrer, et ce afin de permettre aux moteurs de fonctionner dans les meilleures conditions et avec le minimum de risque -d'incident mécanique. Depuis déjà plusieurs années, on a proposé d'equilibrer la force d'inertie alternative en équipant les moteurs de deux arbres d' équilibrage disposés symétriquement par rapport a leur plan longitudinal, tournant en sens inverse et portant chacun un jeu de contrepoids de même valeur, également disposes symétriquement par rapport audit plan longitudinal. Sachant que cette force est une force du second ordre et'elle vibre donc a une fréquence double de la fréquence de rotation du vilebrequin, on est parvenu a l'équilibrer en faisant tourner les deux arbres deux fois plus vite que le vilebrequin, la valeur des contrepoids étant choisie de façon à ce qu'ils exercent une force résultante alternative équilibrant à chaque instant la force d'inertie des pistons. Mais comme les premiers dispositifs d'equilibrage ne permettaient pas d'équilibrer les irrégularités cycliques dues au mouvement de rotation des pieces tournantes, on a cherché à les perfectionner afin de parvenir a un équilibrage des moteurs aussi complet que possible. Ainsi, récemment, on a proposé de décaler les deux arbres d'équilibrage dans le sens de la hauteur, solution grâce à laquelle la force d'inertie centrifuge, qui comme la force d'inertie alternative est du second ordre, a pu effectivement être équilibrée. Les dispositifs d'équilibrage utilisant cette solution ne donnent toutefois pas entiere satisfaction. Zn effet, le décalage en hauteur des deux arbres doit être effectué avec une extreme précision, ce qui conduit à concevoir les moteurs en fonction du dispositif d'équilibrage et donc à engager des investissements considérables pour la mise au point de leur fabrication. On conçoit en outre aisément que ces dispositifs ne peuvent pas etre adaptés sur les moteurs existants. La présente inVention se propose de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un dispositif d'équilibrage qui se carac térise en ce qu il comporte un troisième arbre d'équilibrage parallèle aux deux premiers et susceptible- d'être entrane en rotation dans le même sens et avec la même vitesse de rotation que l'un d'eux, ce troisième arbre et celui qui tourne dans le même sens que lui portant des contrepoids de même valeur, déphasées de 1800 et calculés de façon à ce qu'ils équilibrent les irrégularités cycliques apparaissant pendant le fonctionnement du moteur. Grâce à cette disposition, les moteurs peuvent être parfaitement équilibrés. En effet, en choisissant convenablement les contrepoids des arbres tournant en sens inverse, on peut faire en sorte que la force résultante qu'ils engendrent ait à chaque instant la même direction et la même intensité que la force d'inertie des pistons mais soit de sens inverse. De même, en choisissant convenablement les contrepoids des arbres tournant dans le meme sens, on peut s'assurer, pour une position relative déterminée de ces deux arbres, que le couple qu'ils créent équilibre à chaque instant le couple engendré par les pièces tournantes. II convient ici de noter que la position relative des arbres tournant dans le meme sens peut être quelconque. C'est là l'un des grands avantages du dispositif d'équilibrage conforme à l'invention puisqu'il peut ainsi être monté sur les moteurs actuels. Selon un mode de réalisation préfére de l'invention, les arbres tournant dans le meme sens sont chacun entraîné en rotation par une courroie crantée passant sur une poulie montée sur l'arbre à cames du moteur. On-conçoit aisément que ce mode d'entraînement est extremement-simple et qu'il permet de réaliser le dispositif d'équilibrage defaçon très économique. Etant donné que la position relative des arbres tournant dans le même sens peut être quelconque, les deux premiers arbres d'équilibrage et l'ar- bre à cames peuvent avantageusement être portés par des supports fixés sur la culasse du moteur alors que le troisième arbre peut ltetre par le bloc-cylindre. Mais bien entendu, les deux premiers arbres d'équilibrage pourraient être portes par des supports =fixés sur la culasse, alors que le troisième arbre d'équilibrage et l'arbre à cames pourraient l'etre respectivement par ladite culasse et par le bloc-cylindre, On notera par ailleurs que selon une caractéristique particulière de l'invention, les contrepoids de l'arbre d'équilibrage tournant dans le même sens que le troisième arbre peuvent, si nécessaire, etre remplacés par un contrepoids unique dont l'action serait égale à la résultante des actions desdits contrepoids. Un mode d'exécutionde la présente invention est représenté à titre d'exemple sur le dessin annexé dans lequel : - - la figure 1 est une vue en élévation schématique d'un moteur quatre cylindres en ligne équipé d'un dispositif d'équilibrage conforme à l'invention - la figure 2 représente à-un instant donné les forces exercées par les contrepoids des arbres tournant en sens inverse ; et - la figure 3 représente au même instant les forces exercées par les contrepoids des arbres tournant dans le même sens. Le moteur quatre cylindres en ligne représenté sur la figure 1 comprend de façon tout à fait classique un bloc-cylindre I fermé à sa partie inférieure par un carter dthuile 2 et surmonté a sa partie supérieure par une culasse 3 portant des supports 4 sur lesquels tourillonne un arbre à cames 5 placé en tête. Il comprend également deux arbres d'équilibrage 6 et 7 disposés symétriquement par rapport à son plan longitudinal 8 et portant des pignons 9, respectivement 10,engrenant ensemble. Ces arbres, qui peuvent donc tourner en sens inverse, tourillonnent dans les supports 4 et sont pourvus de contrepoids de même valeur 11, respectivement 12, placés symétriquement par rapport au plan 8. Etant destinés à équilibrer la force d'inertie alternative, les arbres 6 et 7 doivent tourner avec une vitesse de rotation double de celle du vilebrequin (non représenté). A cet effet, l'arbre 7 est entraîné, selon le mode de réalisation envisagé ici, par une courroie crantée 13 passant sur une poulie 14 de diamètre approprié, montée sur l'arbre à cames 5. Conformément à l'invention, le moteur comprend un troisième arbre d'équilibrage 15 parallèle aux deux premiers et tournant dans le sema sens et avec la même vitesse de rotation que l'un deux. Dans l'ensemble représenté où il est porté par le bloc-cylindre 1, l'arbre 15 tourne dans le même sens et avec la même vitesse que l'arbre 7 grâce à une seconde courroie crantée 16 passant sur une poulie de renvoi 17 et sur la poulie 14 de l'arbre à cames. Les arbres 7 et 15 sont en outre pourvus de contrepoids 18, respectivement 19, de meme valeur et déphasés de 1800, ce qui, grâce à leur vitesse de rotation double de celle du vilebrequin, leur permet d'équilibrer la force d t inertie centrifuge. L'équilibrage de la force d'inertie alternative est maintenant décrit en référence à la figure 2 Pendant la rotation en sens inverse des arbres 6 et 7, les contre- poids 11 et 12 créent à chaque instant deux forces F de même intensité. Les composantes horizontales F H de ces forces sont de sens opposé et s'annulent donc, Au contraire, leurs composantes verticales FV qui sont de même sens et s'ajoutent, sont équivalentes à la résultante R. tachant que la force dtinertie alternative, à un instant donné, correspond à la force FI, on conçoit aisément qu'elle sera equilibrée à condition que la résultante R, qui a la même direction qu'elle, ait à cet instant la même intensité, mais soit de sens opposé. Or pour parvenir à ce résultat, on conçoit aisément qu'il suffit de dimensionner et de positionner convenable- ment les contrepoids 11 et 12. L'équilibrage de la force d'inertie centrifuge est quant à lui décrit en référence à la figure 3. Pendant la rotation dans le même sens des arbres 7 et 15, les contrepoids 18 et 19 créent à chaque instant deux forces parallèles G, de même intensité et dirigées en sens contraire l'une de l'autre. En projetant ces forces respectivement sur l'axe xx' passant par les centres des arbres 7 et 15 et sur l'axe yy' perpendiculaire audit axe xx', on voit que leurs composants Gx s'annulent alors que leurs composants Gy créent un couple. Or, il va de soi que la force d'inertie centrifuge sera équilibrée lorsque ce couple équilibrera celui engendré par les pièces tournantes, condition qui est remplie en dimensionnant convenablement les contrepoids 18 et 19 pour une position relative donnée des deux arbres 7 et 15. Bien entendu, cette condition permet de placer l'arbre 15 en n'importe quel endroit du moteur et donc d'adapter le dispositif d'équilibrage conforme à l'invention sur tout moteur classique. Par exemple, dans le cas d'un moteur dont 11 arbre à cames serait normalement disposé dans le bloc cylindre, on peut, comme représenté à la figure 1, remplacer cet arbre à cames par l'arbre 15 et le reporter sur les supports fixés sur la culasse. Enfin, on notera que les contrepoids 12 et 18 de l'arbre 7 peuvent être remplacés par un contrepoids unique dimensionné de façon à ce qu'il exerce une force équivalente à la résultante des forces F et G exercées par ces deux contrepoids. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'équilibrage pour moteur à combustion interne, en particulier pour- moteur quatre cylindres en ligne > du type comportant deux arbres d'équilibrage disposés symétriquement par rapport au plan longitudinal du moteur et pourvus de contrepoids de même valeur placés symétriquement par rapport audit plan longitudinal, ces deux arbres d'équilibrage tournant en sens inverse avec une vitesse de rotation double de celle du vilebrequin et équilibrant la force d'inertie alternative des pistons, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième arbre d'équilibrage parallèle aux deux premiers et susceptible d'être entraîné en rotation dans le mme sens et avec la même vitesse de rotation que l'un deux, ce troisième arbre et celui qui tourne dans le même sens que lui portant des contrepoids de même valeur, déphasés de 1800 et calculés de façon à ce qu'ils équilibrent les irrégularités cycliques apparaissant pendant le fonctionnement du moteur. 2) Dispositif d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisé en.ce que les arbres tournant dans le même sens sont chacun entraîné en rotation par une courroie crantée passant sur une poulie montée sur l'arbre à cames du moteur 3) Dispositif d'équilibrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux premiers arbres d'équilibrage et l'arbre à cames sont portés par des supports fixés sur la culasse du moteur alors que le troisième arbre d'équilibrage est porté par le'bloc-guidage dudit moteur. 4) Dispositif d'équilibrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux premiers arbres d'équilibrage sont portés par des supports fixés sur la culasse du moteur alors que l'arbre à cames, et le troisième arbre d'équilibrage sont portés respectivement par le bloc-cylindre et la culasse dudit moteur. 5) Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les contrepoids de l'arbre d'équilibrage tournant dans le même sens que le troisième arbre sont remplacés par un contrepoids unique dont l'action est égale à la résultante des actions desdits contrepoids.