Brevet FR2573847A1 — publié le 19860530

La présente invention concerne les structures de support de vilebrequin pour moteurs à combustion interne. Dans la construction classique la plus courante d'un moteur à combustion interne, le vilebrequin se trouve supporté de manière amo- vible sur le bloc-cylindres à l'aide de plusieurs paliers principaux, un nombre correspondant de chapeaux de palier fixant ces paliers princi- paux et le vilebrequin sur le bloc-cylindres. Dans un tel agencement, la rigidité structurelle du moteur se trouve fournie presque entièrement par le bloc-cylindres, les chapeaux de palier offrant un faible apport à la rigidité latérale seulement. Diverses structures ont été proposées, comme présentees dans les brevets US n 3 046 954, 3 841 203, dans le but d'accrolte la rigidité structurelle d'un moteur grâce à une liaison mu- tuelle de certains chapeaux de palier ou de tous grâce à des éléments formant pont ou analogues, mais chacune de ces propositions antérieures a présenté divers défauts ou inconvénients. Le besoin s'est fait ressentir, dans les années récentes, de moteurs à combustion interne pour automobiles fournissant une puissance utile élevée tout en permettant une meilleure économie de combustible. Les conceptions classiques de moteurs se sont toutefois trouvées peu avanta- geuses dans la mesure o les tentatives faites pour accroître la puissance utile ont échoué dans l'amélioration de l'économie en combustible, tandis qu'une meilleure économie en combustible ne conduit pas à une puissance utile plus élevée. C'est pourquoi l'invention a pour objet une structure de sup- port de vilebrequin pour moteur à combustion interne, caractérisee en ce qu'elle comprend plusieurs cloisons de tourillon faisant bloc avec le carter-moteur d'un bloc-cylindres servant de corps de moteur, plusieurs chapeaux de palier fixés respectivement sur les cloisons de tourillon, et un vilebrequin porté à rotation en commun par les cloisons de tourillon et les chapeaux de palier, le carter-moteur présentant deux parois en forme de jupes s'étendant vers le bas et faisant bloc avec chacune des- dites cloisons de tourillon, ces parois-jupes étant disposées une sur chaque côté du vilebrequin de manière à se faire face l'une l'autre, les cloisons de tourillon et les parois-jupes délimitant en commun des cavi- tés, un chapeau de palier se trouvant logé dans chaque cavité et chaque chapeau de palier étant fixé aux cloisons de tourillon par des boulons de fixation principale et aux parois-jupes par des boulons de fixation -2auxiliaire, tandis que les chapeaux de palier sont reliés mutuellement par un pont. L'invention a également pour objet une structure de support de vilebrequin pour moteur à combustion interne comportant un bloc- cylindres, caractérisee en ce qu'elle comprend plusieurs cloisons de tourillon espacées longitudinalement et ménagees dans ledit bloc- cylindres en s'étendant latéralement en travers de celui-ci, ce bloc- cylindres présentant des parties formant jupes qui s'étendent vers le bas sur chaque côté latéral de ce bloc-cylindres au-dessous des cloisons de tourillon, un chapeau de palier qui est monté sur chaque cloison de tourillon et qui présente des moyens coopérant avec cette cloison de tourillon pour supporter à rotation le vilebrequin, et des moyens reliant lesdites parties-jupes à chaque chapeau de palier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limita- tif, pour un mode de réalisation mis en oeuvre sur un moteur à combustion interne V6, ainsi qu'une variante de celui-ci, en regard des dessins an- nexes sur lesquels: - la fig. -I est une vue de bout et en coupe d'une structure de support de vilebrequin conforme à l'invention, réalisée sur un bloc- cylindres d'un moteur à combustion interne, - la fig. 2 est une vue de côté et en coupe de la structure de la fig. 1, prise sensiblement suivant la ligne II-II de cette fig. 1, - la fig. 3 est une vue de dessous, avec des parties repré- sentees en coupe, prise sensiblement suivant la ligne III-III de la fig. 1, - la fig. 4 est une vue de bout et en coupe analogue à la fig. 1, mais illustrant une modification, et - la fig. 5 est une vue en coupe partielle et à plus grande échelle de la partie encerclée représentée sur la fig. 4 et montrant de manière détaillée la modification considérée. Si l'on se reporte aux fig. 1-3, on voit que le moteur à combustion interne présente un bloc-cylindres B comprenant deux carters- cylindres 1 disposés en forme de V et un carter-moteur 2 reliant, de manière qu'elles fassent bloc, les parties accouplées inférieures de ces carters-cylindres 1. Ces derniers présentent des axes de cylindre inclinés L1-Li et L2-L2 et chaque carter présente trois alésages de cylindre en ligne 3. Ces carters-cylindres 1 présentent également -3 - des chemises d'eau 4 réalisées dans leurs parois respectives d'une manière entourant les alésages de cylindre 3. Le carter-moteur 2 présente deux parois formant jupes 5 fai- sant bloc et s'étendant vers le bas, sur des c6tés opposés du bloc- cylindres, se faisant face l'une l'autre et s'étendant le long d'un vilebrequin Sc. Les parois-jupes 5 présentent à leurs extrémités inférieures des rebords de fixation venus de matière 6 sur lesquels se trouve fixée une cuvette-carter d'huile Po. Le carter-moteur 2 comprend également quatre cloisons de tourillon venuesde matière 7, espacées a certains intervalles le long du vilebrequin Scet s'étendant latéralement par rapport aux parois-jupes 5. Ces cloisons de tourillon 7 présentent des moitiés de palier semi- circulaires 8 ménagées dans leurs parties centrales inférieures respec- tives afin de supporter le vilebrequin Sc. Le carter-moteur 2 présente une cavité I0 ménagée dans cha- cune des cloisons de tourillon 7 et en commun avec les parois-jupes 5, pour recevoir un chapeau de palier 11 comme décrit ci-dessous. Une pre- mière paire de surfaces d'adaptation 12 sont réalisées sur les côtés opposés intérieurs des parties supérieures de chaque cavité 10, tandis qu'une seconde paire de surfaces dradaptation 13 sont réalisées sur des côtés opposés intérieurs de la partie inférieure de cette cavité 10, à distance des premières surfaces I2. Ces premières surfaces d'adaptation 12 se présentent sous la forme d'épaulements à surfaces horizontale et verticale situées vers l'intérieur par rapport aux secondes surfaces 13, c'est-a-dire plus près du vilebrequin Sc. Les chapeaux de palier 11, de préférence en un alliage de fer, sont logés respectivement dans les cavités 10 des cloisons de tou- rillon 7. Chacun de ces chapeaux de palier 11 présente une surface supé- rieure plane appliquée contre la surface inférieure de l'une des cloisons de tourillon 7, ainsi qu'une moitié de palier semi-circulaire 9 réalisée au milieu de sa surface supérieure plane en regard exact de l'une des moitiés de palier 8. Chaque chapeau de palier 11 présente une première paire de surfaces d'adaptation 14 réaliséessur des côtés opposas exté- rieurs de sa partie supérieure afin de s'adapter de manière précise dans les surfaces d'adaptation 12 de la cavité 10 afin de constituer des premières parties s'épousant El. Chaque chapeau de palier 11 présente également une seconde paire de surfaces d'adaptation 15 réalisées sur des côtés opposés exté- -4- rieurs de sa partie inférieure et qui épousent la seconde paire de surfa- ces d'adaptation 13 de la cavité 10 de manière à constituer de secondes parties s'épousant E2. Les premières surfaces d'adaptation 12 et 14 s'épousent les unes les autres suivant une faible zone superficielle située entre elles de manière à constituer un ajustement serré dans les premières parties s'épousant El, tandis que les secondes surfaces d'adaptation 13 et 15 s'épousent les unes les autres suivant une zone superficielle plus grande entre elles de manière à constituer un ajustement avec jeu dans les secondes parties s'épousant E2. Le chapeau de palier 11 présente une surface inférieure plane située à l'intérieur par rapport aux parois- jupes 5. Chaque chapeau de palier 11 est logé dans une cavité 10 avec les premières surfaces d'adaptation 14 de ce chapeau de palier maintenues en ajustement serré sur les premières surfaces d'adaptation 12 de la cavité et avec les secondes surfaces d'adaptation 15 de ce même chapeau de palier en ajustement avec jeu par rapport aux secondes surfaces d'adapta- tion 13 de la cavité. Les contacts à ajustement serré et avec jeu existant entre les chapeaux de palier 11 et les cloisons de tourillon 7 accroissent leur rigidité et permettent aux chapeaux de palier 11 de s'ajuster aisé- ment contre ces cloisons de tourillon 7. Chaque chapeau de palier 11 est fixé sur une cloison de tou- rillon 7 à l'aide d'une paire de boulons 16 s'étendant vers le haut à travers des parties latéralement opposées de ce chapeau de palier et vissées dans ladite cloison de tourillon 7 correspondante. Un pont 17, réalisé en un alliage léger, tel qu'un alliage d'aluminium, s'étend par-dessus l'ensemble des surfaces inférieures des chapeaux de palier 11 et est fixé sur celles-ci. De manière plus précise, ce pont 17 est constitué d'une partie principale l7a s'étendant le long du vilebrequin Sc et de plusieurs jambes 17b faisant saillie, venues de matière, vers le haut à partir de cette partie principale 17a en direction des chapeaux de palier 11. Ces jambes 17b présentent des surfaces supé- rieures planes venant au contact des surfaces inférieures planes de ces chapeaux de palier 11. Ces derniers et les cloisons de tourillon corres- pondantes 7 sont positionnés les uns par rapport aux autres à l'aide de doigts tubulaires de positionnement I8 engages dans des parties de ceux- ci qui sont centrales dans le sens latéral et qui définissent à travers eux des passages d'huile de lubrification. - Ce pont 17 et chaque chapeau de palier 11 sont fixes sur la cloison de tourillon correspondante 7 à l'aide d'une paire de boulons plus longs 19 qui s'étendent vers le haut à travers ce pont 17 et ce chapeau de palier il et sont vissés dans cette cloison de tourillon 7. La paire de boulons plus courts 16 et la paire de boulons plus longs 19 servent de boulons de fixation principale constituant des moyens Bm à l'aide desquels le chapeau de palier 11 se trouve fixé sur la cloison de tourillon 7. Une paire de boulons de fixation auxiliaire 20 s'étendent vers l'intérieur à travers les parois-jupes 5 situées sur les côtés oppo- sés du bloc B et à travers les secondes surfaces d'adaptation E2 et ils sont vissés dans les côtés latéraux du chapeau de palier 11. Le pont 17 présente une galerie ou passage principal d'huile 21 réalisé longitudinalement à travers sa partie principale 17a, et plu- sieurs passages dérivés d'huile 22 s'étendant vers le haut à travers les jambes 17b a partir de la galerie principale 21. Ces passages dérivés d'huile 22 communiquent, par l'intermédiaire des doigts tubulaires de positionnement 18, avec des passages d'huile 23 situés dans les chapeaux de palier 11. Ces passages d'huile 23 débouchent sur les surfaces de palier de chacune des moitiés de palier 9. Les moitiés de palier 8 et 9 des cloisons de tourillon 7 et des chapeaux de palier 11 constituent en commun plusieurs trous-paliers 24 dans lesquels les tourillons du vilebrequin Sc sont supportés à rotation à l'aide de coussinets de palier 25. Si l'on se reporte maintenant aux fig. 4 et 5, on y voit représentée une modification d'une partie du mode de réalisation préféren- tiel dans laquelle les doigts tubulaires de positionnement 18 des fig. 13 sont supprimés et sont remplacés par des doigts pleins de positionnement qui s'engagent dans les perçages juxtaposés 31 et 32 ménagés respecti- vement dans le chapeau de palier 11 et le pont 17. En outre, un joint torique 33 est prévu dans une gorge 34 ménagée dans le pont 17 autour de chaque passage dérivé d'huile 22 afin d'assurer l'étanchéité contre la surface plane inférieure du chapeau de palier 11, de façon à constituer une liaison étanche à l'huile entre le passage 22 et le passage 23 du chapeau de palier 11. A tous les autres points de vue, la structure des fig. 4 et 5 est la même que celle des fig. 1-3. Le fonctionnement et la fonction du mode de réalisation repré- senté de la présente invention vont maintenant être décrits. Lorsqu'on met - 6 - en marche le moteur à combustion interne utilisant le bloccylindres B, la pression d'explosion agissant sur les pistons situés dans les alésages de cylindre 3 se trouve appliquée sur le vilebrequin Sc le long des axes inclinés de cylindre Ll-Ll et L2-L2 des carters-cylindres droit et gauche 1. Le vilebrequin Sc se trouve par conséquent soumis a des efforts de flexion et de torsion dans une direction verticale (le long de la ligne Y-Y de la fig. 1) et dans une direction horizontale (le long de la ligne X-X de la fig. 1). Toutefois, l'ensemble des paliers prévus pour le vile- brequin Sc est très rigide et peut supporter ce vilebrequin Sc d'une ma- nière sûre étant donné que les chapeaux de palier 11 sont fixes sur les cloisons de tourillon 7 à l'aide des boulons de fixation principale Bm et des boulons de fixation auxiliaire 20 et sont reliés mutuellement à l'aide du pont 17. Par conséquent, l'ensemble des paliers de vilebrequin peut résister aux forces extérieures de flexion et de torsion agissant sur le vilebrequin Sc même si ces forces extérieures s'accroissent en rai- son d'une capacité accrue de puissance utile du moteur. Dans la mesure o les chapeaux de palier 11 sont loges dans les cavités 10 des cloisons de tourillon 7 grâce au contact à ajustement serré des premières surfaces d'adaptation El et au contact à ajustement avec jeu des secondes surfaces d'adaptation E2, ces cloisons de tourillon 7 et ces chapeaux de palier 11 se trouvent assemblés avec une résistance mécanique accrue et on peut les assembler aisément. Bien que le présent mode de réalisation ait été décrit comme mis en oeuvre dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres du type en V, l'invention peut également s'appliquer à un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres en ligne. Dans des formes préférées de la présente invention, comme cela est évident d'après la description qui précède, des parois-jupes s'étendant vers le bas sont réalisées venues de matière avec les cloisons de tourillon d'un carter-moteur et sont disposées une de chaque côté du vilebrequin de manière à se faire face l'une l'autre. Ces cloisons de tourilion et ces parois-jupes délimitent en commun des cavités dans les- quelles sont loges les chapeaux de palier qui coopèrent avec les cloisons de tourillon pour supporter le vilebrequin. Ces chapeaux de palier sont fixes sur les cloisons de tourillon à l'aide de boulons de fixation prin- cipale et aux parois-jupes à l'aide de boulons de fixation auxiliaire, et ils sont reliés mutuellement à l'aide d'un pont. De la sorte, la rigidité de ces chapeaux de palier et du bloc-cylindres, et plus particulièrement 7 - des parois-jupes, se trouve accrue dans une grande mesure, tandis que ces chapeaux de palier sont fermement accouplés entre eux. La structure qui supporte le vilebrequin est d'une rigidité accrue afin de permettre à ce vilebrequin de résister aux efforts extérieurs, tels que les efforts de flexion et de torsion qui sont appliqués sur ce vilebrequin, même:s'ils se trouvent accrus en raison d'une capacité accrue de puissance utile du moteur. Le vilebrequin peut par conséquent être supporté d'une manière fiable et il lui est permis de tourner d'une manière douce avec des vibrations et un bruit réduits. Les chapeaux de palier et le bloc- cylindres, et plus particulièrement les parois-jupes, se trouvent renfor- cés les uns par les autres en vue d'une plus grande rigidité, ce qui per- met aux chapeaux de palier d'être d'une faible dimension, notamment en ce qui concerne leur profondeur verticale, et ce qui permet également aux parois-jupes d'être d'une longueur réduite. Il en résulte que l'ensemble du corps de moteur est d'un très faible poids. Cette structure de support de vilebrequin est par conséquent efficace pour accroître la puissance utile du moteur et pour réaliser une meilleure économie de combustible en raison de son poids réduit. On verra ainsi que, au moins dans ces modes de réalisation préférés, la présente invention fournit une structure de support de vile- brequin pour moteur a combustion interne a plusieurs cylindres, qui accroit la rigidité de l'ensemble des paliers de vilebrequin et réduit le poids du corps de moteur tout en fournissant une puissance utile de moteur plus élevée sans réduire l'économie de combustible, tandis qu'en outre les parties-jupes latérales du bloc-cylindres se trouvent boulonnées sur les chapeaux de palier du vilebrequin et qu'un pont s'étend longitudinalement par rapport au moteur en se trouvant fixe sur les chapeaux de palier et les cloisons de tourillon afin de rendre maximale la rigidité du moteur, ces mêmes chapeaux de palier se trouvant enfin loges dans des cavités ménagees dans les cloisons de tourillon. -8- R E V E N ND I C A T I 0 N S 1. Structure de support de vilebrequin pour moteur à combus- tion interne, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs cloisons de tourillon (7) faisant bloc avec le carter-moteur(2) d'un bloc-cylindres (B) servant de corps de moteur, plusieurs chapeaux de palier (11) fixes respectivement sur les cloisons de tourillon (7), et un vilebrequin (Sc) porté à rotation en commun par les cloisons de tourillon (7) et les chapeaux de palier (11), le carter-moteur (2) présentant deux parois en forme de jupes e) s'étendant vers le bas et faisant bloc avec chacune desdites cloisons de tourillon (7), ces parois-jupes (5) étant disposées une sur chaque cote du vilebrequin (Sc) de manière à se faire face l'une l'autre, les cloisons de tourillon (7) et les parois-jupes (5) délimitant en commun des cavités (10), un chapeau de palier (11) se trouvant logé dans chaque cavité (10) et chaque chapeau de palier (11) étant fixé aux cloisons de tourillon (7) par des boulons de fixation principale (16-19) et aux parois-jupes par des boulons de fixation auxiliaire (20), tandis que les chapeaux de palier (11) sont reliés mutuellement par un pont (17). 2. Structure de support de vilebrequin selon la revendication 1, caractérisee en ce que le pont (17) présente une galerie principale (17a) qui y est ménagee pour le passage à travers elle d'huile de lubri- fication. 3. Structure de support de vilebrequin selon l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisee en ce que les boulons de fixation principale (16-19) comprennent des boulons plus courts (16) qui s'étendent seulement à travers les chapeaux de palier (11) et sont vissés dans les cloisons de tourillon (7), et des boulons plus longs (19) qui s'étendent à travers le pont (17) et les chapeaux de palier (11) et sont vissés dans les cloisons de tourillon (7). 4. Structure de support de vilebrequin selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisee en ce qu'elle comprend des premières surfaces d'adaptation {12-14) disposées entre les chapeaux de palier (11) et les cavités (10) à proximité des cloisons de tourillon (7), et des secondes surfaces d'adaptation (13-15) disposées entre les chapeaux de palier (11) et les cavités (10) a distance desdites cloisons de touril- lon (7), les premières surfaces d'adaptation (12-14) présentant des zones superficielles s'épousant plus faibles que les secondes surfaces d'adapta- tion (13-15). 5. Structure de support de vilebrequin selon l'une quelcon- 9- que des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chacun des chapeaux de palier (11) est réalise en un alliage de fer et le pont (17) est réa- lisé en un alliage leger. 6. Structure de support de vilebrequin pour moteur à combustion interne comportant un bloc-cylindres (B), caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs cloisons de tourillon (7) espacées longitudi- nalement et ménagées dans ledit bloc-cylindres (B) en s'étendant latéra- lement en travers de celui-ci, ce bloc-cylindres (B) présentant des par- ties formant jupes (5) qui s'étendent vers le bas sur chaque côté latéral de ce bloc-cylindres (B) au-dessous des cloisons de tourillon (7), un chapeau de palier (11) qui est monté sur chaque cloison de tourillon (7) et qui présente des moyens (9) coopérant avec cette cloison de tourillon (7) pour supporter à rotation le vilebrequin (Sc), et des moyens (20) reliant lesdites parties-jupes (5) à chaque chapeau de palier (11). 7. Structure selon la revendication 6, caractérisee en ce que lesdits chapeaux de palier (11) présentent des surfaces sensiblement verticales (14, 15) sur chacun de leurs côtés latéraux et lesdites parties- jupes (5) présentent des surfaces sensiblement verticales (12, 13) épousant ces surfaces (14, 15) des chapeaux de palier. 8. Structure selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de fixation (20) comprennent des boulons (20) s'éten- dant horizontalement à travers les parties-jupes (5) et les surfaces d'adaptation (13, 15), en vue d'un vissage sur les chapeaux de palier (11) . 9. Structure selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que chacune des cloisons de tourillon (7) présente des surfaces d'adaptation tournées vers le bas et vers l'intérieur (12), disposées horizontalement et espacées latéralement sur chaque côte latéral du vilebrequin (Sc), et chaque chapeau de palier (11) présente des surfa- ces d'adaptation tournées vers le haut et vers l'extérieur (14) pour venir au contact de ces surfaces d'adaptation de cloisons de tourillon (12) afin de positionner de manière précise et active ledit chapeau de palier (11). 10. Structure selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce qu'un pont (17) est monté sur les chapeaux de palier (11). 11. Structure selon la revendication 10, caractérisée en ce que le pont (17) est monté sur les chapeaux de palier (11) au moyen de boulons (19) s'étendant a travers ce pont (17) et chacun des chapeaux de palier (11) et vissés dans les cloisons de tourillon (7).