Brevet FR2526862A1 — publié le 19831118

Système de coulisse pour moteurs à combustion inter- ne en particulier, pour moteurs à combustion interne deux-temps comportant des cylindres mutuellement op- posés. LL' invention concerne un système de coulisse pour moteurs à combustion interne, en particulier, pour moteurs à combustion interne deux-temps, ce sys- tème comportant un carter de vilebrequin étanchéifié vis-à-vis des cylindres et dans lequel est installé, de façon à pouvoir tourner, un tourillon de vilebre- quin sur lequel est monté un coulisseau glissant dans une coulisse et sur lequel viennent s'appliquer les deux tiges des pistons se trouvant dans les cylindres, ces tiges étant disposées coaxialement en se faisant mutuellement face Un tel système de coulisse est connu, par exemple, dtaprès le brevet allemand 409 919. Bien que, en ce qui concerne le fonctionne- ment silencieux et la durée de vie, on puisse recon- naitre immédiatement les avantages d'un tel système fonctionnant sans ce que l'on appelle un graissage par mélange d'huile et d'essence et que l'on connaît dans les moteurs à combustion interne deux-temps con- nus sous le nom de "moteurs à cylindres horizontaux opposés", cette proposition n'a pu s'imposer dans la pratique pour de nombreuses raisons A présent que les hydrocarbures à bas point dtébullition que l'on obtient à partir de combustibles fossiles sont deve-. nus rares et coûteux et doivent être remplacés par des carburants obtenus à partir de combustibles non fossiles, en dépit de leur plus faible degré d'effi- cacité thermique, par suite de leur plus grande cour- se utile,-les moteurs à combustion interne deux-temps acquièrent de l'importance vis-à-vis des moteurs à combustion interne quatre-temps Outre les alcools, ces combustibles non fossiles sont, en particulier, ce que l'on appelle les gaz de digestion contenant une importante fraction de méthane ( 70 % de CH 4, 30 % de C 02), ces gaz de digestion étant obtenus par des processus microbiens à partir de matières organiques en absence d'oxygène Etant donné que la chaleur de combustion du méthane n Test que de 8 450 kcal/m 3 et que les gaz résiduaires se formant lors de la combus- tion sont favorables à l'environnement, les moteurs à combustion interne dits deux-temps offrent, pour la * 10 transformation requise de l'énergie, des avantages importants vis-à-vis des moteurs à combustion interne dits à quatre-temps. Ainsi que l'expérience l'a démontré, les gaz de digestion ne peuvent être brûlés dans des-mo- teurs habituels sans prendre des mesures particuliè- res car, notamment sous forme de gaz mixtes, ils com- portent des constituants agressifs vis-à-vis des mé- taux D'autre part, dans les moteurs à combustion, interne deux-temps, le graissage à l'huile présente des difficultés à un point tel que ce que lion appelle les motocyclettes deux-temps (indépendamment des mo- teurs fixes et des cyclomoteurs) ont presque disparu du marché Comme on le sait, sans consentir de gran- des dépenses, au cours du fonctionnement de ces mo- teurs, d'une part, on ne peut empêcher l'huile de graissage de pénétrer dans les chambres de combustion des cylindres et de sortir par l'échappement sous forme d'un résidu de combustion polluant l'environne- ment tandis que, d'autre part, les gaz de combustion pénètrent dans le carter de vilebrequin rempli dthui- le de graissage qui y est ainsi diluée de manière intolérable Ici, intervient la présente invention dont le but est de perfectionner un système de coulis- se pour un moteur à combustion interne deux-temps du type indiqué dans l'introduction ci-dessus, de telle sorte qu'il soit apte à fonctionner même sans grais- sage à l'huile. Suivant l'invention, on réalise cet objet du fait que les points d'appui du tourillon de vile- brequin, de la coulisse et du tourillon d'arbre sont des pièces en matière céramique glissant l'une sur l'autre. Dès lors, suivant l'invention, les points d'appui nécessaires dans un système de coulisse sont formés par des pièces en matière céramique qui, dans une première forme de réalisation de l'invention, sont réalisés sous forme de paliers massifs à struc- ture divisée en couches prenant d'eux-mêmes une forme bombée dans la zone des surfaces d'appui glissant l'une sur l'autre En revanche, suivant une deu- xième forme de réalisation de l'invention, pour chaque pièce d'appui, on prévoit plusieurs lamelles juxtaposées qui sont maintenues dans leur position prédéterminée au moyen d'éléments de montage appro- priés tels que, par exemple, des rondelles élastiques. La pièce d'appui lamellée ou massive adaptée à la partie métallique d'appui de la coulisse, par exemple, le tourillon de vilebrequin,est chaque fois collée sur la pièce métallique et empêchée de tourner au moyen d'une masse élastique A cet effet, on peut, par exemple, former des dents de façon connue en soi. Chaque coulisseau est constitué de deux parties géo- métriquement identiques qui, dans le plan de sépara- tion, présentent un jeu d'une dimension de 0,5 à 0,8 mm Les surfaces de glissement de la coulisse qui sont adaptées à la pièce d'appui,sont également réali- sées en matière céramique sous forme de disques plans en matière céramique qui sont fixés aux surfaces d'appui correspondantes et mutuellement opposées de la coulisse, par exemple, au moyeu d'un assenblaget par collage ou par serrage. Une telle forme de réalisation des points d'appui offre un très grand avantage du fait que, même à des températures élevées et sans lubrifiant, les points d'appui possèdent de remarquables proprié- tés de glissement La chaleur peut être dissipée au moyen d'eau qui, en même temps, réduit les coefficients de friction aux surfaces limites matière céramique/ matière céramique si bien que, par exemple, le cir- cuit d'eau de refroidissement existant dans un moteur à refroidissement par eau peut également être utilisé pour dissiper la chaleur des paliers En particulier, on évite également tous les problèmes qui ont leur origine dans la pénétration de l'huile lubrifiante dans la chambre de combustion, ainsi que dans la péné-. tration du gaz de combustion dans le carter de vile- brequin Un autre avantage réside dans le fait que, dans le cas de moteurs tournant à de faibles vitesses de rotation, du moins pendant de brefs temps de fonc- tionnement, on peut renoncer totalement à un moyen de dissipation de chaleur puisqu'aussi bien, par ex- périence, les pièces de montage en matière céramique possèdent de remarquables propriétés de fonctionnement exceptionnel en cas d'urgence, mais de durée limitée. En assemblant un anneau en matière céramique et un tourillon de vilebrequin à l'aide d'une masse élasti- que, comparativement à la matière non élastique, les flexions du tourillon de vilebrequin se produisant inévitablement en cours de fonctionnement sont compen- sées La structure bombée des pièces d'appui compense les flexions se produisant à angle droit par rapport au sens de déplacement des tiges de pistons De la sorte, on compense également les tolérances d'appui, si bien que les pointes de tension produites par l'alternance de l'effort ne peuvent nullement conduire à une destruction des éléments de montage en matière céramique. L'invention sera décrite par deux exemples de réalisation illustrés plus ou moins schématique- ment dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de face et partiel- lement en coupe d'un moteur deux-temps à carburateur * et à deux cylindres; la figure 2 illustre, à une échelle agrandie, une coupe transversale du mécanisme à coulisse du moteur deux-temps à carburateur et à deux cylindres illustré en figure 1; la figure 3 est une vue latérale du mécanis- me à coulisse illustré en figure 2; la figure 4 représente les éléments d'appui du mécanisme à coulisse illustré en figure 3, le tourillon de vilebrequin étant basculé par rapport à la normale; la figure 5 est une vue latérale du système basculé illustré en figure 4; la figure 6 est une coupe d'une autre forme de réalisation de l'invention; et la figure 7 représente, par une vue éclatée en perspective, un détail du système illustré en fi- gure 6. La structure mécanique du moteur deux-temps illustré en figure 1 et réalisé sous forme de ce que Iton appelle un moteur à cylindres horizontaux oppo- sés comprend essentiellement deux cylindres 1 et 1 I se faisant face, disposés coaxialement et dans les- quels des pistons de travail 2 effectuent des mouve- ments rectilignes de va-et-vient Les pistons de travail sont reliés aux tiges 3 qui, elles aussi, n'effectuent que des mouvements rectilignes de va- et-vient Par leurs extrémités intérieures, les tiges de pistons 3 sont articulées à un mécanisme rotatif à coulisse 4 situé au centre et transformant les mouvements rectilignes en un mouvement de rota- tion Ce mécanisme à coulisse se trouve dans un logement KG auquel les cylindres 1 et 1 ' sont fixés à l'intervention de cloisons 15. La figure 2 illustre les tiges de pistons 3 du mécanisme à coulisse 4, tiges dont les faces frontales mutuellement opposées sont assemblées aux longs côtés opposés d'une coulisse 30 dans laquelle un tourillon de vilebrequin 31 est guidé à l'aide d'un coulisseau qui est désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 32. Suivant une première forme de réalisation de l'invention et conformément aux figures 2 à 5, le coulisseau 32 est constitué de deux moitiés exté- rieures 33 et 34 de forme géométrique identique entre lesquelles est prévu un plan de séparation avec un jeu S de 0,5 à 0,8 mm Parallèlement aux longs c 8 tés intérieurs de la coulisse, des disques en matière céramique 37 et 38 servant de rails de glissement sont adaptés aux surfaces extérieures 35 et 36 des moitiés extérieures 33 et 34 du coulisseau 32, tandis qu'aux surfaces périphériques intérieures 39, 40 qui sont adaptées à la surface périphérique cylindrique extérieure du tourillon de vilebrequin 31, est adapté un anneau de glissement 41 dont la largeur correspond à celle des moitiés du coulisseau Cet anneau de glissement 41 est fixé au tourillon de vilebrequin 31 àl'aide d'une couche 42 d'un adhésif élastique. Les surfaces d'appui (adaptées l'Hune à l'autre et, dès lors, glissant l'une sur l'autre) de llanneau de glissement et du coulisseau (désignés dans leur ensemble par le chiffre de référence 43) sont bombées par rapport à l'axe longitudinal du tou- rillon de vilebrequin 31 et, dès lors, elles sont autoréglables comme représenté, en particulier, en figure 2 De la sorte, les mouvements de la coulisse dans le sens de la double flèche 44, peuvent être compensés Toutes les autres surfaces sont planes. Les bords du coulisseau, qui se situent dans le sens de la double flèche 45, sont arrondis, ce qui favorise la formation d'une cale pour l'eau éventuellement utilisée également comme lubrifiant. Suivant un deuxième exemple de réalisation de l'invention illustré dans les figures 6 et 7, le coulisseau 32 adapté à la coulisse et constitué d'éléments dé montage en matière céramique est réa- lisé en lamelles En conséquence, le coulisseau 32 est constitué de plusieurs lamelles 46 a à 46 n Les lamelles ont une forme extérieure rectangulaire (voir figure 7) et elles sont des petites plaquettes en matière céramique d'une largeur d Ienviron 3 mm avec des coins arrondis Grâce à ces arrondis, on évite les pointes de tension provoquées par l'alter- nance de l'effort à l'intérieur des éléments de mon- tage en matière céramique Les lamelles 46 a à 46 n voyagent sur des anneaux en matière céramique de même largeur 47 a à 47 N qui sont disposés en rangée sur le tourillon de vilebrequin 31 (voir, en particulier, la figure 6). Lors des flexions du tourillon de vilebre- quin, les différentes lamelles peuvent s'orienter suivant chaque circonstance De la sorte, les ten- sions de flexion se produisant éventuellement dans le tourillon de vilebrequin peuvent être réparties en petites tensions individuelles de flexion, les- quelles peuvent être absorbées sous forme de forces de pression pures par les différentes lamelles Afin d'éviter un basculement incontrôlé des lamelles, entre les flascues 48 et 49 du vilebreoinet les lamelles du coulisseau, on intercale chaque fois une rondelle élastique 50, 51. Grâce au plus grand coefficient de friction entre ltacier/matière céramique et la matière cérami- que/matière céramique, on empêche les anneaux en matière céramique de subir une torsion sur le touril- lon de vilebrequin 31 Toutefois, on peut également prévoir une sécurité contre la torsion, par exemple, en collant les anneaux en matière céramique 47 a à 47 n sur le tourillon de vilebrequin également au moyen d'une masse élastique tout comme dans le premier exemple de réalisation de l'invention Toutefois, les anneaux en matière céramique 47 a à 47 n, de même que le tourillon de vilebrequin 31 qui y est adapté, peuvent également comporter des dents de calage ou à développante connues en soi et empêchant une rota- tion relative entre les anneaux en matière céramique et le tourillon de vilebrequin Cependant, on peut également adopter n'importe quelle autre forme connue de dents à ondulations Toutefois, il faut veiller à façonner ces dents de telle sorte qu'il ne puisse se produire aucun effet dtentaille dans les éléments en matière céramique. Enfin, d'après la figure 6, il convient de constater que le tourillon de vilebrequin 31 com- portant les flasques de vilebrequin 48 et 49 est éga- lement monté dans les parois 54 du logement de coulis- se KG à l'aide de paliers de glissement en matière céramique 55 et 56 Ces paliers de glissement peuvent également être réalisés massivement conformément à l'exemple de réalisation illustré dans les figures 2 à ou en lamelles conformément à l'exemple de réalisa- tion illustré dans les figures 6 et 7. REVENDICATIONS 1 Système de coulisse pour moteurs à combustion interne, en particulier, pour moteurs à combustion interne deux-temps, ce système comportant un carter de vilebrequin étanchéifié vis-à-vis des cylindres et dans lequel est installé, de façon à pouvoir tourner, un tourillon de vilebrequin sur lequel est monté un coulisseau glissant dans une coulisse et sur lequel viennent s'appliquer les deux tiges des pistons se trouvant dans les cylin- dres, ces tiges étant disposées coaxialement en se faisant mutuellement face, caractérisé en ce que les points d'appui du tourillon de vilebrequin ( 31), de la coulisse ( 4) et du tourillon d'arbre ( 32, 46) sont des pièces en matière céramique glissant l'une sur l'autre. 2 Système de coulisse, en particulier, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de montage en matière céramique adaptés au tourillon de vilebrequin ( 31) sont réalisés, de façon connue en soi, sous forme d 1 éléments de montage en matière céramique bombés se réglant d 1 eux-mêmes ( 33, 34; 39), l'élément de montage en matière céra- mique assemblé au tourillon de vilebrequin formant un anneau ( 39) qui est assemblé au tourillon de vile- brequin au moyen d'une couche adhésive élastique ( 42), tandis que les éléments de montage en matière cérami- que entourant cet anneau forment deux moitiés dé coulisseau ( 33, 34) de forme géométrique identique entre lesquelles un jeu (S) d'une dimension de 0,5 à o,8 mm est prévu comme plan de séparation. 3 Système de coulisse, en particulier, suivant la revendication 1 C caractérisé en ce que l'élément de montage en matière céramique (coulisseau 32) adapté au tourilbn de vilebrequin ( 31) est cons- titué de plusieurs lamelles individuelles ( 46 a à 46 n, 47 a à 47 n) divisées par rapport aux surfaces d'appui 4 Système de coulisse suivant les re- vendications 1 et 2 ou 1 et 3, caractérisé en ce que l'élément de montage en matière céramique adapté à la coulisse ( 4) est constitué de deux plaquettes al- longées en matière céramique ( 37, 38) dont la largeur est adaptée à l'épaisseur de la coulisse et qui sont assemblées à cette dernière au moyen d'un assemblage par serrage. Système de coulisse suivant les re- vendications 1 et 3, caractérisé en ce que le cou- lisseau ( 46)constitué de différentes lamelles divi- sées ( 46 a à-46 n) est monté au moyen dtune douille en matière céramique ( 47) se trouvant sur le tourillon de vilebrequin ( 31) et également constituée de lamel- les divisées ( 47 a à 47 n) dont l'épaisseur correspond chaque fois à l'épaisseur des lamelles correspondan- tes de l'élément d'appui. 6 Système de coulisse suivant la reven- dication 53 caractérisé en ce que, des deux côtés du coulisseau ( 46) constitué de lamelles ( 46 a à 46 n), sont disposées des rondelles à ressort ( 50, 51) pre- nant appui sur les flasques de vilebrequin ( 48, 49). 7 Système de coulisse suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que les paliers ( 54,55) supportant le tourillon de vilebrequin ( 31) dans le logement (KG) sont des paliers de glissement consti- tués de douilles en matière céramique. Par procuration de FICHT Gmb H. Le mandataire est R Baudin.