Brevet FR2491147A1 — publié le 19820402

On a proposé, pour réaliser une bonne économie de carbu- rant avec les véhicules à moteur de faire en sorte que le fonctionnement soit prévu de manière que certains cylindres du moteur soient coupés quand on n'a besoin que d'une faible puissance. On peut obtenir ce résultat de diverses façons et cela présuppose un système d'alimentation en carburant permettant le branchement et le débranchement des cylindres en question. Dans la plupart 'des cas, les pistons et les mécanismes à manivelle associés à ces cylindres restent connectés au vilebrequin, ce qui provoque de l'usure et des pertes par frottement. Le but de la présente invention est de proposer -un moteur de véhicule bien adapté à une production en grande série et au moyen duquel il soit possible de débrancher un nombre souhaité de cylindres sans pertes inutiles par frot- tement. L'invention est caractérisée en ce que les cylindres sont répartis en deux groupes, chacun avec une partie d'un vilebrequin associée et pouvant fonctionner indépendamment, en ce qu'une partie de vilebrequin peut être reliée par des moyens d'embrayage classiques à un arbre de sortie de puis- sance, et en ce que l'autre partie de vilebrequin peut être reliée à l'arbre de sortie de puissance par des moyens de transmission disposés parallèlement à la rangée de cylin- dres. Chaque groupe de cylindres peut être disposé dans un bloc moteur séparé, les deux blocs étant interconnectés pour former un unique ensemble. En variante, tous les cylindres sont disposés dans un bloc moteur commun, les extrémités des vilebrequins étant portées par un palier commun. La division entre les parties du vilebrequin est disposée de préférence, mais non nécessairement, dans une zone adjacente à un cylindre dont le piston et le mécanisme à manivelle associés en ont été retirés. Un groupe de cylindres peut comprendre un nombre plus important de cylindres que l'autre groupe. Au moins l'un des groupes de cylindres peut être pourvu d'un arbre (ou d'arbres) d'équilibrage. Les moyens de transmission comprennent de préférence des parties aptes à permettre une variation de la vitesse, par exemple par les moyens de transmission qui comprennent un composant non mécanique. Des dispositifs auxiliaires associes au moteur sont montés de préférence à l'extrémité du moteur qui est éloignée de l'arbre de sortie et les moyens de transmission compren- nent des embrayages permettant le fonctionnement de ces dispositifs auxiliaires à partir de l'un ou l'autre des groupes de cylindres. Le groupe de cylindres le plus petit est de préférence - constitué par des composants réalisés essentiellement en un matériau céramique, et ce groupe est prévu pour fonctionner sous une charge thermique élevée. L'invention sera décrite ci-dessous avec référence aux dessins annexés. La figure 1 représente un moteur selon un premier mode de réalisation de l'invention et comportant un groupe de deux et un groupe de trois cylindres, disposés dans des blocs séparés et rassemblés en un unique ensemble. La figure 2 représente un moteur selon un autre mode de réalisation de l'invention et comportant cinq cylindres fonctionnant dans un bloc à six cylindres. La figure 3 représente une disposition pour interconnec- ter les extrémités des vilebrequins. Pour faciliter une production en grande série, il est souhaitable de pouvoir n'utiliser qu'un nombre réduit de composants de base. Une manière est de produire deux blocs, l'un comprenant deux cylindres et l'autre trois cylindres de même diamètre, et de combiner les deux + deux, deux + trois ou trois + trois cylindres pour obtenir un moteur ayant la puissance désirée. En variante, il est possible d'utiliser un bloc moteur standard, par exemple un moteur à six cylin- dres, et de retirer le piston et le mécanisme à manivelle associés de l'un des cylindres, et de diviser le vilebrequin dans une zone adjacente à ce cylindre. Naturellement, il est aussi possible d'utiliser des vilebrequins pour un moteur à deux cylindres et pour un moteur à trois cylindres. Naturellement, une condition préalable est que chaque groupe de cylindres forme un ensemble pouvant fonctionner, et que le système d'alimentation en carburant soit adapté à un fonctionnement en charge partielle. La figure 1 représente un moteur comprenant un bloc 10 comportant deux cylindres (1Oa, b) et un bloc 11 comportant trois cylindres (lia, b, c), les blocs étant interconnectés de toute manière appropriée pour former un ensemble rigide. Les vilebrequins associés aux deux blocs 10, 11 sont désignés respectivement en 12 et 13, et ils sont libres l'un par rapport à l'autre dans ce mode de réalisation. Le système d'alimentation en carburant est indiqué schématiquement en 14, et il est disposé de manière à four- nir du carburant soit uniquement aux cylindres 10a, b, soit uniquement aux cylindres lia, b, c, soit en variante à tous les cylindres simultanément. Le vilebrequin 13 est relié au moyen d'un embrayage à roue libre à verrouillage 15 à l'arbre de sortie de puissan- ce 16. Les dispositifs auxiliaires nécessaires tels que la pompe d'eau de refroidissement, le générateur électrique, etc. sont désignés dans leur ensemble en 17, et ils sont disposés à l'extrémité du moteur qui est éloignée de l'arbre de sortie de puissance 16. Un arbre de transmission 18 est disposé le long du moteur parallèlement aux vilebrequins. L'arbre de transmis- sion est divisé en parties 18a, 18b de même longueur que les blocs 10 et 11, et elles sont reliées rigidement au moyen d'un dispositif de verrouillage 19. Entre l'embrayage à roue libre 15 et l'arbre de sortie de puissance 16 est prévue une première transmission 20 destinée à la connexion avec la partie i8b de l'arbre de transmission. A l'extrémité opposée du moteur est prévue une se.uilde tîalismisbion 21 qui relie au moyen d'une roue libre 22 la partie 12 du vilebrequin à la partie i8a de l'arbre de transmission. L'un quelconque ou les deux groupes de cylindres peuvent être maintenus en marche en fonction des-besoins de puissance. Les cylindres lia, b, c entraînent, l'embrayage 15 étant engagé, directement l'arbre de sortie de puissance 16, et les dispositifs auxiliaires 17 au moyen de la première transmission 20, de l'arbre de transmission 18 et de la seconde transmission 21. La roue libre 22 permet à la partie 12 du vilebrequin de rester à l'arrêt. S'il suffit d'utiliser les cylindres 1Oa, b, ceux-ci entraînent directement les dispositifs auxiliaires 17 et l'arbre de sortie de puissance 16 au moyen des composants de transmission 21, 18 et 20. L'embrayage à roue libre 15 est alors dégagé. Il peut être difficile d'obtenir un fonctionnement régulier avec seulement deux ou trois cylindres, spécialement si on souhaite parfois interconnecter les deux groupes. Lorsqu'on désire spécialement un fonctionnement régulier, chaque groupe de cylindres est pourvu d'au moins un arbre d'équilibrage respectif 23 et 24, de conception connue. L'arbre d'équilibrage 23 est entraîné par la première trans- mission 20, mais on prévoit une transmission séparée 25 pour l'arbre d'équilibrage 24 qui est reliée directement à la partie 12 du vilebrequin. Pour obtenir un entraînement normal, les trois cylindres lla, b, c suffisent normalement dans la plupart des cas, et les deux cylindres 10a, b sont débranchés quand cela est nécessaire. Il est prévu dans le cadre de l'invention que l'on puisse fabriquer les pistons, les soupapes et le couver- cle des cylindres du bloc 10 en un matériau céramique per- mettant une charge thermique élevée. Ainsi, les deux cylindres 1Oa, b peuvent fournir en cas de besoin un surplus apprécia- ble de puissance à la sortie. Un tel moteur est pourvu d'une faible inertie, ce qui fait qu'on peut accélérer rapidement. Le niveau des vibrations est également faible et dans de nombreux cas il suffit de munir l'arbre de transmission 18 de poids d'équilibrage, ce qui évite un arbre d'équilibrage séparé. L'arbre de transmission 18 peut comprendre éventuellement un convertisseur de couple hydrodynamique ou hydrostatique 26 (représenté en tîretés) ou tout autre composant qui permet de faire fonctionner le groupe de cylindres 10a, b à une vitesse indépendante de celle de la partie 13 du vile- brequin. On obtient ainsi un effet d'amortissement des vibrations en torsion, et le fonctionnement est plus régulier. Le moteur peut être pourvu d'une turbine à gaz d'échap- pement entrainant un compresseur d'air d'alimentation, mais comme ces dispositifs sont bien connus dans la technique, le dessin ne représente pas de compresseur d'alimentation. La figure 2 représente un mode de réalisation modifié de l'invention o le moteur est basé sur un bloc moteur 30 prévu pour un moteur standard à six cylindres, comprenant les cylindres 31-36. Le piston et le mécanisme à manivelle associés ont été retirés du cylindre 33 (indiqué en tiretés), et le vilebrequin a été divisé en deux parties 37, 38 dans une zone adjacente à ce cylindre. Les extrémités juxtaposées des parties du vilebrequin sont supportées dans un palier commun 39 qui peut éventuellement contenir une roue libre du type décrit en référence à la figure 3. La partie 38 du vilebrequin peut être reliée au moyen d'un embrayage à roue libre 40 à l'arbre de sortie de puis- sance 41. Les dispositifs auxiliaires 42 qui sont associés au moteur sont disposés à l'extrémité du moteur qui est éloignée de l'arbre de sortie de puissance 41 et ils peuvent être entraînés par l'un quelconque des groupes de cylindres au moyen d'un dispositif de transmission, de la même manière que décrite précédemment. Une première transmission 43 relie la partie 38 du vilebrequin à une partie 44 de l'arbre de transmission. Une seconde partie 45 de l'arbre de transmission est reliée au moyen d'un embrayage à roue libre 46 à une seconde transmis- sion 47 au moyen de laquelle sont entraînés les dispositifs auxiliaires 42 du moteur. De son côté, la transmission est entraînée par la partie 37 du vilebrequin au moyen d'une roue libre 48. Les parties 44 et 45 de l'arbre de transmission peuvent être reliées directement l'une à l'autre comme dans la figure précédente, mais elles sont ici chacune adaptée pour entraîner une machine hydraulique 49, 50, par exemple du type à plateau isolant qui peut fonctionner soit comme une pompe soit comme un moteur. Les deux machines sont intercon- nectées par de courtes conduites 51 et 52 destinées à la circulation du fluide de manoeuvre. Le système à carburant du moteur est indiqué en 53 et il est conçu pour fonctionner de la même manière que décrite en référence à la figure 1. Dans ce cas, seul le groupe de cylindres 31, 32 est pourvu d'un arbre d'équilibrage 54, entraîné par la seconde transmission 47. Les deux machines hydrauliques peuvent être intégrées en un ensemble unique de faible poids et provoquant un minimum de pertes. Un dispositif pour interconnecter les extrémités des parties 37 et 38 du vilebrequin est représenté à la figure 3. Les extrémités de l'arbre sont supportées en premier lieu dans un palier 60 monté dans le bloc moteur. La partie 38 du vilebrequin est pourvue d'un insert 61 de section polygonale et comprend un tourillon en saillie 62. Dans la partie opposée 37 du vilebrequin est prévu un insert tubulaire 63, fixé dans un évidement correspondant. La face de la paroi interne de l'insert est constituée de la même manière que la voie de roulement externe d'une roue libre. Le tourillon 62 est constitué sous forme de la voie de roulement interne de la roue libre, et entre les deux voies de roulement sont. fixés deux jeux de corps roulants 64 et 65 pour augmenter le transfert de couple. Quand on n'a pas besoin d'une action en roue libre, les composants 62-65 sont constitués sous forme de parties d'un palier classique à coussinet, aiguilles ou rouleaux. Les modes de réalisation décrits ci-dessus et représen- tés sur les dessins ne constituent que des exemples de l'invention, dont on peut modifier les détails de nombreuses façons tout en restant dans le champ d'application des revendications annexées. Le nombre total de cylindres et leur subdivision en groupes peuvent être réalisés facilement de manière à répondre aux diverses demandes de sortie. Grâce au mode de réalisation selon la figure 2, il est naturellement possible de commencer avec un bloc à cinq cylindres, ce qui permet d'obtenir deux plus deux cylindres actifs. Naturelle- ment, l'invention peut également être appliquée à des moteurs en V. REVENDICATIONS 1. Moteur de véhicule comprenant au moins une rangée de cylindres (10a, b; lla-c; 31-36) et comprenant un système d'alimentation en carburant (14, 53) permettant de débrancher certains cylindres, caractérisé en ce que les cylindres (10a, b; lla-c; 31-36) sont disposés en deux groupes, chacun comprenant une partie associée (12, 13; 37, 38) de vilebre- quin et pouvant fonctionner indépendamment, en ce qu'une partie (13, 38) de vilebrequin peut être reliée par des moyens d'embrayage classiques (15, 40) à un arbre de sortie de puissance (16, 41), et en ce que l'autre partie (12, 37) du vilebrequin peut être reliée à l'arbre de sortie de puissance par des moyens de transmission (18, 44) qui sont disposés parallèlement à la rangée de cylindres. 2. Moteur de véhicule selon la revendication 1, caracté- risé en ce que chaque groupe de cylindres (10a, b; lia-c) est disposé dans un bloc moteur séparé (10, 11), les deux blocs étant interconnectés sous forme d'un unique ensemble. 3. Moteur de véhicule selon la revendication 1, caracté- risé en ce que tous les cylindres (31-36) sont disposés dans un bloc moteur commun (30), les extrémités des vilebrequins (37, 38) étant supportées dans un palier commun. 4. Moteur de véhicule selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la division entre les parties du vilebrequin est située dans une zone adjacente à un cylindre (33) dont on a retiré le piston et le mécanisme à manivelle associés. 5. Moteur de véhicule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un groupe de cylindres (11a-c; 34- 36) comprend un nombre de cylindres plus important que l'autre groupe. 6. Moteur de véhicule selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'au moins l'un des groupes de cylin- dres (10a, b; lla-c; 31, 32) est pourvu d'un arbre d'équili- brage (23, 24, 54). 7. Moteur de véhicule selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que les moyens de transmission comprennent des parties (49-52) aptes à permettre une variation de la vitesse. 249114? 8. Moteur de véhicule selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de transmission (18; 44, ) comprennent un composant non mécanique (26; 49-52). 9. Moteur de véhicule selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des dispositifs auxiliaires (17, 42) associés au moteur sont montés à l'extrémité du moteur qui est éloignée de l'arbre de sortie (16, 41) et en ce que les moyens de transmission comprennent des embrayages (15, 22; 46, 48) permettant le fonctionnement des dispositifs auxiliaires à partir de l'un ou l'autre des groupes de cylindres. 10. Moteur de véhicule selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le groupe de cylindres le plus petit (1Oa, b; 31, 32) est réalisé avec des composants qui sont constitués essentiellement en un matériau céramique, et en ce que ce groupe est prévu pour fonctionner sous une charge thermique élevée.