Brevet FR2574118A1 — publié le 19860606

La présente invention concerne des moteurs à combus- tion interne et plus particulièrement un moteur à combustion in- terne à huit cylindres horizontaux opposés, comportant un vile- brequin à quatre portées, comportant des moyens pour réduire les vibrations du moteur. De façon classique, les moteurs à combustion interne à cylindres horizontaux opposés comportent un vilebrequin allon- gé qui est monté rotatif dans le carter moteur. Ce vilebrequin comporte un certain nombre de manetons qui sont distants radia- lement de l'axe de rotation du vilebrequin et servent à la fi- xation des bielles reliées auxpistof. Les moteurs à cylindres horizontaux opposés connus an- térieurement et en particulier les moteurs à huit cylindres com- portant des vilebrequins à quatreportées, sont, de façon typi- que, équilibrés vis-à-vis de la force de "secouage" primaire produite par la combustion dans le moteur et le déplacement al- ternatif des pistons. Inversement ces moteurs présentent un dé- séquilibre vis-à-vis du couple ou du moment de lacet produit par la rotation du vilebrequin. Ce couple de lacet est produit par le déplacement alternatif des pistons opposés, dans des direc- tions opposées. Bien que les pistons exercent sur le vilebrequin une force égale dans des directions opposées, ce qui réalise un équilibrage de la force de secouage, ces forces agissent sur le vilebrequin dans des positions distantes axialement, ce qui crée un couple de lacet qui en réalité applique une force de torsion sur le vilebrequin, autour d'un axe perpendiculaire à son axe de rotation et entraîne une vibration du moteur. Ce cou- ple de lacet peut être équilibré ou compensé de façon interne pour des moteurs à douze et seize pistons opposés, mais ne peut pas être compensé de façon interne pour des moteurs à huit pistons opposés comportant un vilebrequin muni de quatre portées. Dans de tels moteurs, deux pistons alignés se partagent en com- mun un coude du vilebrequin. La présente invention fournit un dispositif d'équili- brage pour un moteur a huit pistons opposés et comportant un vilebrequin à quatre portées, qui résoud l'ensemble des inconvé- nients mentionnés ci-dessus des dispositifs connus antérieure- ment. De façon abrégée, le moteur comporte un carter muni de huit pistons et cylindres horizontaux opposés et un vilebrequin à quatreportées, qui est monté rotatif dans le carter. Un pi- gnon est fixé axialement à la fois à l'extrémitéa'ntetàl'extré- mité arrière du vilebrequin et le pignon avant et le pignon ar- rière du vilebrequin comportent tous deux un contrepoids situé dans une position distante radialement de l'axe du pignon. Au moins un pignon fou est monté rotatif dans le carter de sorte qu'il engrène avec le pignon avant du vilebrequin et est situé dans le même plan que ce dernier. De façon similaire un second pignon fou est monté rotatif dans le carter du moteur de maniè- re à engrener avec le pignon arrière du vilebrequin et en étant situé dans le même plan que ce dernier. En outre les deux pi- gnons fous comportent une partie lestée située dans une posi- tion radialement décalée par rapport à leurs axes de rotation. Pendant la rotation du vilebrequin, l'ensemble des con- trepoids ainsi que les parties lestées des pignons fous produi- sent des forces centrifuges dans le plan des cylindres du mo- teur. En outre les contrepoids situés sur les pignons du vile- brequin ainsi que les parties lestées situées sur les pignons fous sont distants angulairement les uns des autres de sorte que la force centrifuge,qu'ils créent, annihile le couple produit par la rotation du vilebrequin, ce qui réduit les vibrations du moteur. Si on le désire soit un, soit deux pignons fous peu- vent être montés rotatifs dans le carter du moteur et engrener avec le pignon avant du vilebrequin et/ou le pignon arrière de ce dernier. Dans le cas o les deux pignons fous sont utilisés avec l'un ou l'autre des pignons du vilebrequin ou avec ces deux pignons, le poids de la partie lestée du pignon fou est réglé de façon appropriée de manière à annihiler la force centrifuge produite par la rotation du vilebrequin. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective illustrant une forme de réalisation préférée de la présente invention, dont cer- taines parties ont été retirées pour conserver la clarté du des- sin; et - la figure 2 est une vue schématique illustrant le fonctionnement de la présente invention. Ci-après on va donner une description détaillée d'une forme de réalisation préférée de la présente invention. En se référant tout d'abord à la figure 1, on y voit représentée une forme de réalisation préférée de la présente in- vention, qui comporte un vilebrequin allongé 10 qui est monté rotatif dans un carter moteur 12, autour d'un axe prédéterminé 14. Le vilebrequin 10 possède une constitution classique pour un moteur à huit pistons opposés et comportant un vilebrequin à quatreportées, et c'est pourquoi il comporte quatre coudes 16 qui sont décalés rédialement par rapport à l'axe 14 du vilebre- quin. Deux pistons opposés 19 (dont l'un seulement est représen- té) sont raccordés mécaniquement à chaque maneton 16, et ces pis- tons sont situés dans un plan. Un premier pignon 18 du vilebrequin est raccordé coa- xialement à l'avant du vilebrequin 10 et par conséquent tourne de concert avec ce dernier. De façon similaire un pignon arrière du vilebrequin est fixé coaxialement à l'extrémité arrière du vilebrequin 10 et tourne également de concert avec ce der- nier. Les pignons 18 et 20 du vilebrequin comportent des con- trepoids respectifs 22 et 24 qui sont situés dans des positions décalées radialement de leurs axes de rotation, et ce dans un but qui sera décrit plus loin. Les contrepoids 22 et 24 créent des couples qui sont essentiellement équilibrés l'un par rapport à l'autre. En se référant encore à la figure 1, un organe ou pi- gnon fou arrière 26 est monté rotatif dans le carter moteur 12, 2574 1 18 de telle sorte qu'il se trouve dans le même plan que le pignon arrière 20 de vilebrequin et engrène avec ce dernier. Le pignon fou arrière comporte une partie lestée 28 qui est d'un poids égal au contrepoids 22 et qui est située dans une position dis- tante radialement par rapport à son axe. De façon similaire un couple d'organes ou de pignons fous avant 30 et 32 sont également montés rotatifs dans le car- ter moteur 12 de sorte que les pignons fous 30 et 32 sont si- tués dans le même plan et engrènent avec le pignon avant 18 du vilebrequin. Les pignons fous 30 et 32 comportent des parties lestées respectives 34 et 36, qui sont situées dans une posi- tion radialement distantes de leurs axes. Les parties lestées 34 et 36 forment un couple qui est essentiellement égal au cou- ple formé par le contrepoids 24. En se référant maintenant à la figure 2, on voit qu'on a représentéschématiquement les pignons 18 et 20 du vilebrequin ainsi que les pignons 26, 30 et 32, les pignons 18 et 20 du vi- lebrequin tournant en sens inverse des aiguilles d'une montre. La rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre des pi- gnons 18 et 20 du vilebrequin réalise à son tour l'entraînement en rotation des pignons fous 26, 30 et 32, dans le sens des ai- guilles d'une montre. En outre les axes de pignons 18 et 20 des pignons fous 26, 30 et 32 sont tous situés dans un plan. Les contrepoids 22 et 24 situés sur les pignons du vi- lebrequin sont diamétralement opposés et fournissent des forces centrifuges respectives dont les vecteurs 50 et 52 ont une gran- deur identique, mais sont dirigés en des sens réciproquement op- posés. De façon similaire les parties lestées 34 et 36 sont dé- calées angulairement par rapport au pignon avant 18, de ma- nière à produire une force centrifuge dont le vecteur est repré- senté en 54, tandis que la partie lestée 28 située sur le pignon fou arrière 26 produit une force dont le vecteur 56 est d'une amplitude égale au vecteur force 54, mais s'étend dans une -di- rection opposée. Les vecteurs force 50 et 54 ainsi que 52 et 56 se combinent de manière à produire une force nette qui est si- tuée uniquement dans le plan des pistons et du cylindre du mo- teur ou le long de l'axe x, lorsque l'onI regarde sur la figure 2. Cependant, étant donné que la force représentée par les vec- teurs 50 et 54 est décalée axialement de la force représentée par les vecteurs force 52 et 56, ces vecteurs 50-56 appliquent un couple au vilebrequin 10. Les parties lestées 38, 34 et 36 et les contrepoids 24 et 22 sont non seulement décalés angulairement les uns des au- tres de telle sorte qu'ils impliquent des forces au vilebrequin 10 uniquement dans le plan x des pistons, mais sont également décalés angulairement par rapport aux manetons de sorte qu'ils compensent ou annihilent le couple primaire ou couple de lacet produit par le déplacement alternatif du piston agissant sur le vilebrequin. La relation angulaire entre les contrepoids 22 et 24 et les parties lestées 28, 34 et 36 et les manetons 16 varie en fonction de la configuration du vilebrequin, mais cette re- lation peut être aisément déterminée par un spécialiste moyen de la technique; voir Internal Combustion Engines, Taylor, Vol. 2, page 257. Bien que la présente invention ait été décrite comme comportant deux pignons fous 30 et 32 engrenant avec le pignon avant 18 du vilebrequin et un seul pignon fou 26 engrenant avec le pignon arrière 20 du vilebrequin, on peut utiliser un ou plu- sieurs pignons fous avec l'un ou l'autre des pignons 18 et 20 du vilebrequin ou avec ces deux pignons, sans pour autant s'é- carter du cadre de la présente invention. Au contraire il suffit que les forces centrifuges produites par le ou les pignons fous au niveau d'une extrémité du vilebrequin soient d'une amplitude égale, mais de sens opposé, & la force centrifuge produite par le ou les pignons fous situés sur l'extrémité opposée du vile- brequin, et que les poids soient décalés angulairement de façon appropriée par rapport aux manetons. De même, bien que dans la forme de réalisation préfé- rée, les pignons du vilebrequin et les pignons fous sont montés sur les extrémités axiales du vilebrequin ils peuvent être dis- 2574 1 18 posés dans des positions intermédiaires le long de ce vilebre- quin 10 ou bien être décalés axialement par rapport au vilebre- quin 10, tant qu'au moins un pignon du vilebrequin et un pignon fou 32 sont décalés axialement par rapport à un couple corres- pondant d'un pignon du vilebrequin et de son pignon fou. Comme cela apparaîtra a l'évidence aux spécialistes de la technique, de nombreuses modifications peuvent être appor- tées à la présente invention, sans pour autant sortir du cadre de cette dernière. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'équilibrage servant a compenser le cou- ple primaire appliqué au vilebrequin (10) par le mouvement de déplacement en va-et-vient des pistons (19) dans un moteur à com- bustion interne muni de huit pistons opposés situés dans un plan prédéterminé- et comportant un carter (12) ainsi qu'un vilebre- quin allongé (10)moté rtiftdaIrscecarter et comportant quatre ma- netons (16), caractérisé en ce qu'il comporte: - un premier contrepoids (22) fixé dans une position angulaire prédéterminée par rapport auxdits manetons (16) dudit vilebrequin (10), - un second contrepoids (24) fixé dans une seconde po- sition angulaire prédéterminée sur ledit vilebrequin (10),lesdits contrepoids étant décalés axialement l'un par rapport à l'autre, - un premier organe fou (30, 32), - des moyens permettant de monter, avec possibilité de rotation, ledit organe fou (30, 32) dans ledit carter (12) dans un plan essentiellement parallèle audit premier contrepoids (22), un second organe fou (26), - des moyens permettant de monter, avec possibilité de rotation, ledit second organe fou (26)dansleitcerter(l2) dans un plan essentiellement parallèle audit second contrepoids (24), - des moyens pour entraîner en rotation lesdits orga- nes fous (26, 30, 32) en synchronisme avec ledit vilebrequin (10), - chaque organe fou (6, 32) comportant une partie les- tée (28, 34, 36) décalée par rapport à l'axe de rotation de cet organe et située dans une position angulaire prédéterminée l'une par rapport à l'autre et par rapport au vilebrequin (10) de sor- te que, lors de la rotation dudit vilebrequin, l'amplitude des forces centrifuges dudit premier contrepoids (22) et dudit pre- mier organe fou (30, 32) est essentiellement égale, mais dans un sens opposé, à la force centrifuge dudit second contrepoids (24) et dudit second organe fou (26), lesdites forces centrifuges étant situées dans ledit plan, et - lesdites parties lestées (28, 34, 36) et lesdits con- trepoids (22, 24) étant décalés angulairement par rapport aux manetons (16) de sorte que le couple produit par lesdites for- ces centrifuges compense essentiellement le couple primaire. 2. Dispoisitif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque contrepoids (22, 24) comporte un pignon (18, ). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque organe fou (26, 30, 32) est constitué par un pignon engrenant avec son contrepoids respectif. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits contrepoids (22, 24) sont fixes sur des extrémi- tés axiales opposées dudit vilebrequin (10). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement comprennent des moyens pour entraîner ledit organe fou dans le sens de rotation opposé a celui dudit contrepoids (22, 24). - 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits contrepoids (22, 24) sont décalés angulairement essentiellement de 180 degrés. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites parties lestées (28, 36) desdits organes fous (26, 32) sont décalées angulairement essentiellement de 180 de- grés. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier organe fou comporte deux roues dentées(30, 32) dont chacune possède une zone lestée fournissant un couple égal essentiellement a la moitié du couple d'équilibrage de la- dite partie lestée. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les -axes desdits contrepoids (22, 24) et desdits organes fous (26, 30, 32) sont tous situés dans ledit plan.