Brevet FR2475630A1 — publié le 19810814

La présente invention concerne un moteur à combustion interne, comprenant un dispositif de débrayage pour l'accouplement et le désaccouplement d'un premier vilebrequin d'une première unité du moteur et d'au moins un second vilebrequin d'une seconde unité du moteur, à l'aide d'un accouplement de montée en régime, constitué par deux demi-accouplements affectés chacun à un vilebrequin, et qui per- met l'accélération du second vilebrequin par le premier, puis sa liaison avec ce dernier quand la vitesse du second vilebrequin est au moins sensiblement égale à celle du premier. Il est par exemple connu de débrancher une partie des cylindres d'un moteur polycylindrique à combustion interne pour le fonctionne- ment à charge partielle, afin de réduire la consommation de carburant. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le no 28 28 298 par exemple décrit un procédé d'utilisation d'un moteur à combustion interne comprenant plusieurs cylindres logés dans un bloccylindres commun et dont une partie est débranchée comme suit pour la charge partielle: une partie du vilebrequin affectée aux cylindres à débrancher est séparée de la partie du vilebrequin affectée aux autres cylindres, ce qui produit l'arrêt des cylindres à débrancher. Pour rebrancher les cylindres, les deux parties du vilebrequin sont de nouveau reliées dans la même position angulaire et l'ordre d'allumage correct. L'invention a pour objet un moteur à combustion interne, compre- nant un dispositif de débrayage pour l'accouplement et le désaccouple- ment au choix d'un second vilebrequin d'une seconde unité du moteur et d'un premier vilebrequin d'une première unité du moteur, et per- mettant l'accouplement correct du second vilebrequin d'une façon simple, sûire et automatique. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le premier vilebrequin est parallèle au second. Un avantage essentiel de ce moteur à combustion interne compre- nant un dispositif de débrayage selon l'invention réside dans le fait que, par suite de leur disposition parallèle, les vilebrequins pen- dant le fonctionnement à pleine charge, ne sont pas sollicités en torsion de la même façon que dans-le cas d'un montage en série. Une production beaucoup plus économique des vilebrequins est ainsi pos- sible. L'invention Dermettant l'accouplement et le désaccouplement d'une seconde unité de moteur à combustion interne d'une façon parti- culièrement simple et sûre, i1 est avantageusement possible d'obtenir on seulement une réduction notable de la consommation de carburant, mais aussi une diminution de l'émission de substances polluantes. Un branchement et une coupure d'un nombre prédéterminé de cylindres en fonction de l'application permettent d'obtenir avantageu- sement la répartition de charge souhaitée. Le moteur à combustion interne comprenant un dispositif de débrayage selon l'invention est avantageusement logé dans un carter commun, un arbre à cames étant disposé en parallèle avec chacun des vilebrequins. Un avantage du montage dans un carter commun réside dans l'encombrement réduit résultant, qui permet une production beau- coup plus économique des moteurs à combustion interne selon l'inven- tion. Les deux vilebrequins sont avantageusement reliés quand, outre un synchronisme approximatif, le second vilebrequin présente une posi- tion prédéterminée par rapport au premier. Dans une forme de réalisation préférentielle, l'accouplement est monté sur le premier vilebrequin, c'est-à-dire le vilebrequin entraîné en permanence pendant-le fonctionnement à charge partielle. Un demi- accouplement est solidaire en rotation du premier vilebrequin, tandis que le second demi-accouplement est solidarisé en rotation avec le second vilebrequin, par action de force ou clabotage, à l'aide d'un mécanisme (15, 16). Le mécanisme est avantageusement constitué par un premier élément de transmission, tel qu'une roue dentée, solidaire en rotation du second demi-accouplement, et d'un second élément de transmission, tel qu'une seconde roue dentée, agissant en liaison avec le premier élément de transmission et solidaire en rotation du second vilebrequin. Le premier et le second élément de transmission présen- tent un rapport de multiplication de 1/1. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'accouple- ment est monté sur le second vilebrequin, c'est-à-dire le vilebrequin à brancher et à accélérer. Un demi-accouplement est solidaire en rota- tion du second vilebrequin. Le second demi-accouplement est solidarisé en rotation avec le premier vilebrequin, par action de force ou cla- botage, à l'aide d'un mécanisme. Ce dernier est avantageusement cons- titué par un troisième élément de transmission, tel qu'une troisième roue dentée, solidaire en rotation du premier demi-accouplement, et un quatrième élément de transmission, tel qu'une quatrième roue dentée, agissant en liaison avec le troisième élément de transmis- sion et solidaire en rotation du premier vilebrequin. Le troisième et le quatrième élément de transmission présentent un rapport de mul- tiplication de 1/1. Un dispositif est avantageusement prévu, qui permet de relier par action de force les demi-accouplements pour la transmission du couple. Un dispositif de commande est en outre prévu, qui actionne l'accouplement de façon que le premier et le second vilebrequin attei- gnent des vitesses au moins sensiblement égales quand le second vilebrequin se trouve dans la position correcte par rapport au pre- mier. Le dispositif est avantageusement constitué par une unité de - manoeuvre alimentée par un fluide sous pression par exemple. Un amortisseur de torsion connu est avantageusement disposé entre les demi-accouplements pour amortir les chocs éventuellement produits par l'engagement de l'accouplement de montée en régime par action de force. Afin d'assurer une accélération et un positionnement particuliè- rement efficaces, le dispositif de manoeuvre est avantageusement alimenté par un appareil de commande et/ou des distributeurs, de façon qu'un couple limité soit d'abord appliqué pour l'accélération du second vilebrequin, avant l'engagement total de l'accouplement de montée en régime. Le dispositif de commande comporte avantageusement des moyens de surveillance, qui détectent des signaux de vitesse de rotation et de position angulaire du premier et du second vilebrequin. Lorsque les vitesses et les positions angulaires des vilebrequins sont au moins sensiblement égales, le dispositif de commande délivre le fluide sous pression pour l'engagement complet de l'accouplement de montée en régime. Des unités telles'que des capteurs inductifs, réagissant chacun à une zone Drédéterminée du vilebrequin correspondant, sont avantageusement prévues comme moyens de surveillance. Le dispositif de comnande comporte un appareil de commande, avantageusement constitué par un dispositif qui détermine la vitesse des vilebrequins, à partir de la succession temporelle des signaux de sortie du premier et du second dispositif de surveillance, ainsi que la position correcte du second vilebrequin, à partir de la dif- férence temporelle des signaux de sortie des dispositifs de surveil- lance. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, des moyens de surveillance, réalisés de la façon précédemment décrite, détec- tent la vitesse de rotation et la position angulaire des arbres à cames. L'appareil de commande est avantageusement constitué par un dis- positif qui détermine la vitesse des arbres à cames, à partir de la succession temporelle des signaux de sortie du premier et du second dispositif de surveillance, ainsi que la position correcte du second arbre à cames, à partir de la différence temporelle des signaux de sortie tes dispositifs de surveillance. Afin de réduire l'encombrement, le premier et le second vilebre- quin sont avantageusement logés dans un carter commun. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'accouple- ment est disposé à l'extérieur du carter. Cette solution présente l'avantage de permettre un accès particulièrement facile à l'accouple- ment, pour son entretien par exemple. L'accouplement disposé à l'extérieur du carter est par exemple un accouplement à friction du type à sec. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une forme de'réalisation d'un moteur à combus- tion interne selon l'invention, comprenant un dispositif de débrayage et dans lequel l'accouplement de montée en régime est prévu sur le vilebrequin entraîné en permanence pour le fonctionnement à charge partielle; et la figure 2 représente une autre forme de réalisation du moteur à combustion interne selon l'invention, comprenant un dispositif de débrayage et dans lequel l'accouplement de montée en régime est pré- vu sur le vilebrequin à brancher et à accélérer. Sur la figure 1, le premier vilebrequin I est celui de la pre- mière unité du moteur à combustion interne, qui fonctionne en per- manence pour la charge partielle, après le démarrage par exemple. L'extrémité 3 du vilebrequin 1, opposée au côté du carter o se trouve l'arbre mené de la boite de vitesses, traverse le carter 30. L'extré- nité sortie du premier vilebrequin I porte un premier demi-accouple- ment 4, solidaire en rotation, et formant avec un second demi- accouplement 5 l'accouplement de montée en régime du type à sec. Le second demi-accouplement 5 est avantageusement concentrique au pre- mier demi-accouplement 4 et au premier vilebrequin 1. Le second demiaccouplement 5 est monté sur le premier demi-accouplement 4 et le premier vilebrequin 1 par l'intermédiaire de roulements 13, 14, comme l'indique la figure 1. Le second demi-accouplement 5, monté en rotation sur le premier demi-accouplement, comprend avantageuse- ment une roue dentée 15, qui peut lui être intégrée. Cette roue dentée est avantageusement reliée à une seconde roue dentée 16, montée solidaire en rotation sur le second vilebrequin 2 à brancher. La seconde roue dentée 16 est par exemple vissée sur la bride 31 du second vilebrequin 2, comme l'indique la figure 1, et le rapport de multiplication des roues dentées 15 et 16 est de 1/1. Ce second vile- brequin 2 tourne ainsi rigoureusement à la même vitesse que le vile- brequin 1 quand l'accouplement de montée en régime est engagé. Une unité de manoeuvre 7 est prévue pour l'engagement de l'ac- couplement de montée en régime et actionne de préférence le premier demiaccouplement'4, contre la force exercée par un élément élastique 32, de façon à le dégager du second demi-accouplement 5. Le premier demi-accouplement 4 agit ainsi plus ou moins sur le second demi- accouplement 5, par l'intermédiaire d'un mécanisme à friction 34 et en fonction du mouvement effectué par l'unité de manoeuvre 7. Un couple peut ainsi Etre plus ou moins transmis par ie premier vile- brequin 1 au second demi-accouplement 5, en fonction de la pression exercée par l'unité de manoeuvre 7 sur l'élément élastique 32. Afin d'éliminer les chocs et autres phénomènes gênants lors de la trans- mission du couple, un amortisseur de torsion 24 connu, dont le disque porte-garnitures porte le mécanisme à friction 34, peut être disposé à la périphérie du premier demi-accouplement 5, de la façon indiquée à la figure 1. Un distributeur 21 au moins est avantageusement affecté à l'unité de manoeuvre 7, dans une chambre 22 de laquelle il dirige un fluide sous pression dans sa position de manoeuvre. Cette chambre 22 de préférence cylindrique contient un piston 33, mobile axialement en fonction de la pression du fluide régnant dans la chambre 22, de façon à exercer sur le premier demi-accouplement 4, par l'intermé- diaire de l'élément élastique 32, une pression réduisant la liaison par friction des demi-accouplements 4 et 5. L'élément élastique 32 est avantageusement constitué par un ressort Belleville, monté en pivo- tement à l'emplacement-40. Lorsque le piston 33 exerce une force pré- déterminée sur le roulement 36, l'extrémité extérieure 42 du ressort 32 s'éloigne du premier demi-accouplement 4, de façon à ne plus s'appuyer sur la saillie 41 qui établit la liaison par friction avec le second demiaccouplement 5. Une saillie 35 cylindrique et centrée est avantageusement prévue à l'extrémité 3 du premier vilebrequin 1 et porte le roulement 36, qui transmet axialement la force du piston 33 au ressort 32. Un dispositif de commande, comprenant un appareil de commande 12 et des moyens de surveillance 8, 9, est prévu pour actionner le dis- tributeur 21. Un moyen de surveillance est avantageusement affecté à chaque vilebrequin. Le moyen de surveillance 8 est par exemple affecté au second vilebrequin 2, de façon à se trouver à proximité de la roue dentée 16 solidaire en rotation dudit vilebrequin. Le moyen de surveillance est réalisé de façon à délivrer un signal de sortie contenant des informations sur la vitesse de rotation et la position angulaire du second vilebrequin auquel il est affecté. Le moyen de surveillance 8 réagit par exemple à une zone 10 prédéterminée du vile- brequin 2 auquel il est affecté ou de la roue dentée 16 correspondante. Le moyen de surveillance 8 est avantageusement constitué par un cap- teur inductif. Le moyen de surveillance 9, affecté au premier vilebrequin 1, est avantageusement réalisé de la même façon que le moyen de sur- vaillance 8. Le moyen de surveillance 9 est avantageusement disposé à proximité de la circonférence du premier demi-accouplement 4 et réagit à une zone Il de cette dernière. Le moyen de surveillance 9 délivre des signaux de sortie contenant des informations sur la vitesse de rotation et la position angulaire du second vilebrequin. Les signaux des moyens de surveillance 8 et 9 sont appliqués à des entrées de l'appareil de commande 12. Ce dernier est réalisé de façon à déterminer la vitesse des vilebrequins, à partir de la séquence temporelle des signaux de sortie du premier et du second moyen de surveillance, ainsi que la position correcte du second vilebrequin, à partir de la différence temporelle des signaux de sortie des moyens de surveillance. L'appareil de commande 12 délivre un signal de sortie actionnant le distributeur 21 quand les vitesses des vilebrequins sont au moins sensiblement égales et le second vilebrequin 2 présente la posi- tion correcte par rapport au premier vilebrequin 1. Le distributeur 21 est actionné de façon à permettre l'échappement du fluide sous pression se trouvant dans la chambre 22, de sorte que le ressort 32 est déchargé et peut pivoter à l'emplacement 40, sa surface d'extré- mité 42 s'appliquant contre la saillie 41 du premier demi-accouplement 4. Les demi-accouplements 4 et 5 sont ainsi engagés par friction. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est décrit ci- dessous. Seul le vilebrequin 1 est par hypothèse entraîné en permanence pour le fonctionnement à charge partielle et le vilebrequin 2 se trouve au repos. Pour accoupler le vilebrequin 2 au vilebrequin 1, après le démarrage du moteur à combustion interne par exemple, du fluide sous pression s'échappe d'abord lentement de la chambre 22 par le distributeur 21, de sorte que l'accouplement de montée en régime s'engage par friction, en fonction du mouvement axial du piston 33 et de la force exercée par l'élément élastique 32 sur la saillie 41, un couple limité étant ainsi transmis. Le second vilebrequin 2 est accéléré. Les moyens de surveillance 8 et 9 commencent à fonctionner de la façon précédemment décrite et l'appareil de commande 12 délivre, à sa sortie reliée au distributeur 21, le signal de sortie engageant brusquement l'accouplement de montée en régime quand il détermine, à partir des signaux délivrés par les moyens de surveillance 8 et 9, que les vitesses des vilebrequins 1 et 2 sont au moins sensiblement égales et que le vilebrequin 2 se trouve dans la position correcte par rapport au vilebrequin 1. Par suite du signal de sortie de l'appa- reil de commande 11, le distributeur 21 s'ouvre brusquement, le fluide sous pression contenu dans la chambre 22 s'échappe soudaine- ment, la force exercée par l'élément élastique 32 repousse le piston 33 dans la chambre 22 et la surface d'extrémité 42 de l'élément élastique 32, par suite du pivotement autour du point 40, s'applique sur la saillie 41 pour engager l'accouplement de montée en régime. Au lieu de l'unité de manoeuvre 7 représentée à la figure 1, il est possible de prévoir par exemple un dispositif du type à soufflet, actionné par un fluide sous pression. Il est également concevable de remplacer l'unité de manoeuvre 7 par un dispositif mécanique, réa- gissant au signal de sortie de l'appareil de commande 12. Comme l'indique la figure 1, une poulie 38 peut être montée solidaire en rotation sur le demi-accouplement extérieur au carter, pour l'entraînement d'auxiliaires. Ces derniers comprennent par exemple un alternateur, une pompe à eau ou un ventilateur. Le montage représenté à la figure 2 diffère de celui selon figure i en ce que l'accouplement de montée en régime, constitué par les demiaccouplements 17 et 18, est monté à l'extrémité du second vilebrequin, qui est branché en parallèle avec le premier vilebrequin 1 uniquement pour le fonctionnement à pleine charge. Le demi- accouplement 17 est avantageusement monté sur le second vilebrequin 2, de la façon précédemment décrite à l'aide de la figure 1 pour le premier demi-accouplement 4 et le vilebrequin 1. Le demi-accouplement 18 est de même avantageusement concentrique au demi-accouplement 17, de la façon précédemment décrite à l'aide de la figure 1 pour le second demiaccouplement 5. Les détails de la figure 2 précédemment décrits à l'aide de la figure 1 portent les mêmes repères. Le premier vilebrequin 1, entraîné en permanence pour le fonc- tionnement à charge partielle, traverse le bloc-cylindres de la façon indiquée à la figure 2 et porte par exemple à son extrémité une poulie 37 pour l'entraînement d'auxiliaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'accouplement de montée en régime est monté sur le premier ou le second arbre à cames. Un débrayage est alors prévu entre les vilebrequins. Pour le fonctionnement à pleine charge, l'accouplement de montée en régime est engagé par action de force. le débrayage étant dégagé. Il en résulte une accélération de l'arbre à cames de l'unité à brancher, et par suite aussi du vilebrequin de ladite unité, dont il est solidaire en rotatioin de façon connue. Le débrayage est engagé quand la vitesse du vilebrequin de l'unité à brancher est au moins sensiblement égale à celle du vilebrequin de l'unité entraînée en permanence pour le fonctionnement à charge partielle, et quand le vilebrequin de l'unité à brancher se trouve dans la position correcte. Un avantage de cette forme de réalisation réside dans ce que dans le cas d'un moteur à quatre temps, un accouplement à l'arbre à cales, dans la position et l'ordre d'allumage corrects, est possible d'une façon particulière- ment simple, car l'arbre à cames n'effectue qu'un tour par allumage des cylindres de travail, contrairement au vilebrequin. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Moteur à combustion interne, comprenant un dispositif de dé- brayage pour l'accouplement et le désaccouplement d'un premier vilebrequin d'une première unité du moteur et d'au moins un second vilebrequin d'une seconde unité du moteur, à l'aide d'un accouple- ment de montée en régime, constitué par deux demi-accouplements affectés chacun à un vilebrequin et qui permet l'accélération du second vilebrequin par le premier, puis sa liaison avec ce dernier quand la vitesse du second vilebrequin est au moins sensiblement égale à celle du premier, ledit moteur étant caractérisé en ce que le premier vilebrequin (1) est parallèle au second (2). 2. Moteur selon revendication 1, caractérisé par un arbre à cames en parallèle avec chacun des vilebrequins (1, 2) disposés parallèle- ment dans un carter 30) commun. 3. Moteur selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la liaison peut être établie quand le second vilebrequin (2) présente une position prédéterminée par rapport au premier vilebre- quin (1). 4. Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que l'accouplement (4, 5) est monté sur le premier vilebrequin (1). 5. Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que le premier demi-accouplement (4) est solidaire en rotation du premier vilebrequin (1); et le second demi-accouplement (5) est solidarisé en rotation avec le second vilebrequin (2), par action de force ou clabotage, par l'intermédiaire du mécanisme (15, 16). 6. Moteur selon revendication 5, caractérisé en ce que le méca- nisme (15, 16) est constitué par un premier élément de transmission, tel qu'une roue dentée (15) solidaire en rotation du second demi- accouplement (5), et un second élément de transmission (16), tel qu'une seconde roue dentée, agissant en liaison avec le premier élément de transmission (15) et solidaire en rotation du second vilebrequin (2); et le premier et le second élément de transmission présentent un rapport de multiplication de 1/1. 7. Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que l'accouplement (17, 18) est monté sur le second vilebrequin. 8. Moteur selon revendication 7, caractérisé en ce que le second demi-accouplement (17) est solidaire en rotation du second vilebrequin 2; et le premier demi-accouplement (18) est solidarisé en rotation avec le premier vilebrequin (1), par action de force ou clabotage, par l'intermédiaire du mécanisme (19, 20). 9. Moteur selon revendication 8, caractérisé en ce que le méca- nisme est constitué par un troisième élément de transmission (20), tel qu'une troisième roue dentée solidaire en rotation du premier demiaccouplement (18), et un quatrième élément de transmission (19), tel qu'une quatrième roue dentée agissant en liaison avec le troisième élément de transmission (20) est solidaire en rotation du premier vilebrequin (1); et le troisième et le quatrième élément de transmission présentent un rapport de multiplication de 1/1. 10. Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 9, caracté- risé par un dispositif (7), permettant de relier par action de force le premier (4, 18) et le second demi-accouplement (5, 17) pour la transmission du couple; et par un dispositif de commande (8-12),- qui actionne l'accouplement de montée en régime de façon que le pre- mier (1) et le second vilebrequin (2) tournent à des vitesses au mo4ns sensiblement égales quand le second vilebrequin (2) présente la position correcte par rapport au premier vilebrequin (1). 11. Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 10, caracté- risé en ce que le dispositif (7) comporte une unité de manoeuvre (23, 33) alimentée par un fluide sous pression. 12. Moteur selon revendication 11, caractérisé par un amortisseur de torsion (24) connu, disposé entre le premier (4, 18) et le second demi-accouplement (5, 17). 13. Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 10, caracté- risé par ln dispositif de commande et/ou des distributeurs (21) qui, par l'intermédiaire d'un appareil de commande (12), alimentent le dispositif de manoeuvre (23, 33) de façon qu'un couple limité est d'abord appliqué à l'accouplement de montée en régime, puis ce dernier est engagé totalement pour l'accélération du second vilebrequin (2). 14. Moteur selon une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend des moyens de surveillance (8, 9) qui détectent des signaux de vitesse de rotation et de posi- tion angulaire du premier et du second vilebrequin; et quand les vitesses et les positions des vilebrequins (1, 2) sont au moins sensiblement égales, le dispositif de commande délivre le fluide sous pression pour l'engagement total de l'accouplement de montée en régime. 15. Moteur selon revendication 14, caractérisé par l'utilisation comme moyens de surveillance (8, 9) d'unités réagissant chacune à une zone prédéterminée (10, 11) du vilebrequin qui lui est affecté. 16. Moteur selon revendication 15, caractérisé par l'emploi de cap- teurs inductifs (8, 10; 9, 11) comme unités. 17. Moteur selon une quelconque des revendications 14 à 16, carac- térisé par l'emploi comme appareil de commande (12) d'un dispositif qui détermine la vitesse des vilebrequins à partir de la séquence temporelle des signaux de sortie du premier et du second dispositif de surveillance (8, 9), ainsi que la position correcte du second vilebrequin (2) à partir de la différence temporelle des signaux de sortie des dispositifs de surveillance (8, 9). 18. Moteur selon une quelconque-des revendications 1 à-13, caracté- risé en ce que les moyens de surveillance détectent la vitesse de rotation et la position angulaire des arbres à cames. 19. Moteur selon revendication 18, caractérisé par l'emploi comme moyens de surveillance d'unités réagissant chacune à une zone prédéter- minée de l'arbre à cames qui lui est affecté. 20. Moteur selon revendication 18, caractérisé par l'emploi de cap- teurs inductifs comme unités. 21. Moteur selon une quelconque des revendications 18 à 20, carac- térisé par l'emploi comme appareil de commande d'un dispositif, qui détermine la vitesse des arbres à cames à-partir de la succession temporelle des signaux de sortie du premier et du second dispositif de surveillance, ainsi que la position correcte du second arbre à cames à partir de la différence temporelle des signaux de sortie