Brevet FR2619881A1 — publié le 19890303

La présente invention a pour objet un arbre d'équilibrage pour moteur à pistons alternatifs. Elle vise plus particulièrement l'agencement d'un arbre d'équilibrage porté par le bloc-cylindres d'un moteur à pistons alternatifs, au moyen de deux paliers. et comportant une masse d'équilibrage excentrée disposée au droit de l'un des paliers Dans le but d'amortir les vibrations d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs il est connu d'utiliser des arbres d'équilibrage, paral jules au vilebrequin. qui sont agencés dams le carter ou bloc-cylindres du moteur et qui tournent à une vitesse double de celle du Moteur. Les arbres d'équilibrage de ce type peuvent être disposés directement dans le bloc-cylindres du moteur ou peuvent traverser au moins une cloison de ce bloc-cylindres. De tels agencements sont décrits notamment dans les documents US-A-4 028 963, US-A-4 508 069 et FR-A-2 486 588. Selon une autre conception, représentée notamment dans le document EP-A-075 659, l'arbre d'équilibrage peut être fixé à 1 extérieur du bloc-cylindres contre la paroi de ce dernier. Dans les deux types d'agencement qui viennent d'être mentionnés, l'arbre d'équilibrage est ge- néralement monobloc. de forte section et de grande longueur ce qui nécessite de prévoir deux ou trois paliers selon le cas pour assurer un fonctionnement correct de l'arbre et notamment une rotation sans fle 'xion. Le montage en paliers de ce type d'arbre d'équilibrage. qui est soumis à des couples de flexion éle ves. est très difficile et requiert notamment une grande qualité d'usinage et de montage pour obtenir un alignement précis des paliers. La qualité des maté riaux utilisés doit également être excellente compte-tenu notamment des régimes de rotation très élevés de ce type d arbres d'équilibrage qui sont couramment compris entre 12000 et 15000 toursiminute. De plus la lubrification sous pression généralement utilisée dans ces types d'agencements, nécessite de prévoir des canaux d'amenée du liquide de lubrification dont le dessin et la réalisation sont souvent compliqués, des dispositifs d'étanchéité tournants qui soient fiables, et un circuit de retour du lubrifiant à la boche. L'arbre doit également etre immobilisé axialement par des moyens de butée spécifiques. Dans le mode de réalisation représenté dans le document FR-A-2 486 588, les masses d'équilibrage rapportées nécessitent de prévoir des ouvertures latérales importantes dans le bloc-cylindres afin de pouvoir les fixer sur l'arbre lors du montage et de la mise en place de ce dernier. Une plaque de fermeture, avec ses dispositifs d'étanchéite, est de plus nécessaire pour refermer ces ouvertures. Dans l'agencement décrit dans le document EP-A-O 075 659, il est nécessaire de prévoir des étanchéités de très bonne qualité afin d'assurer la continuité du circuit de lubrification sous pression entre le bloc-cylindres et le boitier récepteur de l'arbre d'équilibrage. La présente invention a pour but de proposer un agencement d'un arbre d'équilibrage qui soit de conception simple. d'un cout faible et qui ne nécessite que de faibles investissements en vue de sa mise en oeuvre. Dans ce but l'invention propose un agencement d'un arbre d'équilibrage caractérisé en ce qu'il comporte un module indépendant d'équilibrage formé d'une cage extérieure fixée au bloc-cylindres et dans laquelle une cage intérieure, contenant la masse d'équilibrage excentrée, est montée tournante coaxialement par des moyens de roulement pour constituer ledit palier. la cage intérieure comportant des moyens d'accouplement avec une extrémité d'un tronçon intermédiaire de l'arbre d'équilibrage disposé entre les deux paliers. Selon une autre caractéristique de l'invention l'agencement comporte également un module indépendant d'entraînement formé d'un manchon extérieur fixé au bloc-cylindres et dans lequel est monté tournant un tronçon d'extrémité de l'arbre d'équilibrage qui comporte des moyens d accouplement avec l'autre extrémité du tronçon intermédiaire de l'arbre d'équilibrage. La cage intérieure du module indépendant d'équilibrage est montée tournante par des moyens de roulement qui l'immobilisent axialement par rapport à la cage extérieure. Grâce à la conception modulaire selon l'invention. l'agencement de l'arbre d'équilibrage et son montage. ne nécessitent pas un alignement très précis des deux modules dans le bloc-cylindres du moteur. Le module indépendant d'entrainement ne subit que de très faibles charges mécaniques et peut donc être de dimensions réduites par rapport à celles du module indépendant d'équilibrage qui reçoit en permanence et à très haut régime la force centrifuge tournante exercée par la masse d'équilibrage excentrée. Afin de faciliter le montage en grande série de l'agencement d'arbre d'équilibrage, l'invention propose un mode de réalisation dans lequel la cage extérieure est sensiblement cylindrique et est prolongée par un tube formant fourreau entourant le tronçon intermédiaire de l'arbre d'équilibrage, et à l'intérieur duquel est monté le module indépendant d'entrainement. Dans une réalisation en grande série, les moyens de roulement peuvent être constitués par des éléments de roulement. tels que des billes. qui coopèrent avec des chemins de roulement agences en vis-à-vis dans chacune des deux cages du module d'équilibrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée de l'invention qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'invention - la figure 2 est une vue en section selon la ligne 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un second mode de réalisation d'un agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'invention - - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation du module indépendant d'équilibrage utilisé dans 1 agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'invention ; et - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation en grande série du module indépendant d'équilibrage. On a représenté à la figure 1 un. agencement d'un arbre d'équilibrage 10 porté par le bloc-cylin dres 12 d'un moteur à pistons alternatifs. L'arbre d équilibrage est porté au moyen de deux paliers 14 et 16. Conformément à l'invention le palier 16 et une masse d'équilibrage excentrée 18 qui lui est associée constituent un module indépendant d'équilibrage. Le module indépendant d'équilibrage est formé d'une cage extérieure sensiblement cylindrique 20 qui est fixée au bloc-cylindres 12 au moyen d'un chapeau de palier 22 relié au bloc-cylindres 12 par des goujons 24 et 26. Dans la zone du palier 16, le bloc-cylindres 12 et le chapeau de palier 22 comportent chacun un demi-alésage cylindrique dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre externe de la cage extérieure 20 de manière à immobiliser cette dernière par rapport au bloc-cylindres 12 par serrage des goujons 24 et 26. Le module indépendant d'équilibrage comporte également une cage intérieure 28 qui est montée tournante coaxialement dans la cage extérieure 20. La cage intérieure 28 est une pièce de révolution qui est montée tournante au moyen de deux roulements d'extrémité à rouleaux cylindriques 30 et 32. Les deux roulements d'extrémité 30 et 32 sont montés sur la cage intérieure as et prennent appui contre des épaulements radiaux, 34 et 36 respectivement. de la cage intérieure 28. La bague extérieure du roulement d'extrémité 30 est immobilisée axialement par rapport à la cage extérieure 20 au moyen d'un bord rabattu 38 de cette derniere.De manière symétrique la bague extérieure du roulement d'extrémité 32 est immobilisée axialement, ers la droite en considérant la figure. par le chapeau de fermeture 40 du module indépendant d'entra nement qui est monté à force dans la cage extérieure 20. La cage intérieure 28 reçoit la masse d'équilibrage excentrée 18 dont le centre de gravité G a été représenté à la figure 1. La masse d'équilibrage 18 peut par exemple etre constituee par un metal de forte densité coulé à l'intérieur d'une partie de la cage intérieure 28 délimitée par une paroi diamétrale 42. L'intérieur de la cage intérieure 28 est également fermé par un bouchon d'extrémité 44 qui est emmanché à force dans la cage 28. A son extrémité faisant face à l'autre palier 14, c'est-à-dire à gauche en considerant la figure 1 la cage intérieure 28 comporte des moyens d'accouplement 46 avec une extrémité d'un tronçon intermédiaire 48 de l'arbre d'éqilibrage 10. Le tronçon intermédiaire 48 est disposé entre les deux paliers 14 et 16 et est constitué, dans ce mode de réalisation par une portion d'un barreau de profil hexagonal. Les moyens d'accouplement 46 de la cage intérieure 28 du module indépendant d'équilibrage sont réalisés de manière très simple en prévoyant un évidement 50 à l'extrémité de la cage intérieure 28, dont le profil interne est complementaire du profil du tronçon intermédiaire 48. Le tronçon intermédiaire 48 est entouré par un tube de faible épaisseur 52 qui est fixé au bloc-cylindres 12, d'une part par insertion axiale dans un alésage interne 54 de celui-ci, et d'autre part par deux demi-alésages complémentaires formés dans le bloc-cylindres 12 et dans le chapeau de palier 22 précédemment décrit. Des joints d'étanchéité toriques 56 et 58 sont prévus autour des deux extrémités axiales du tube 52. Conformément à l'invention l'arbre d'équ librage 10 comporte un module indépendant d'entrainement formé d'un manchon extérieur 60 dans lequel est monté tournant un tronçon d'extrémité 62 de l'arbre d'équilibrage. Le manchon extérieur 60 est, dans ce mode de réalisation, monté à force dans un alésage de diamètre correspondant 63 du bloc-cylindres 12 de façon à l'immobiliser axialement par rapport à ce dernier. Le tronçon d'extrémité 62 est monté tournant à l'intérieur du manchon extérieur 60 par des moyens de roulement, non représentés, qui assurent également le positionnement axial du tronçon intermédiaire 62 par rapport au manchon extérieur 60. A son extrémité axiale tournée vers le module indépendant d'équilibrage. le tronçon intermédiaire 62 comporte des moyens d'accouplement 64 avec l'autre extrémité du tronçon intermédiaire 48.Les moyens d'accouplement 64 sont, dans ce mode de réalisation formés par une noix d'accouplement dont une extrémité est emmanchée à force sur l'extrémité du tronçon d'extrémité 62 et dont l'autre extrémité, à droite en considérant la figure 1, comporte un évidement analogue à l'évidement 50 formé à l'extrémité de la cage intérieure 28. Le module indépendant d entrainement constitué par le manchon extérieur 60 et le tronçon d'eytrémité 62 constitue un roulement arbré étanche dont le graissage est assuré initialement pour toute sa durée de vie. Il entraine en rotation le module indépendant d'équilibrage au moyen du tronçon intermédiaire 48 qui n'assure qu'une fonction d'entrainement en rotation et dont la section peut donc être particulièrement réduite. Le tronçon d'extrémité 62 de l'arbre d'équilibrage peut etre entraîné en rotation par exemple au moyen d'un pignon 66 monté sur l'extré mité 68 du tronçon 62 faisant saillie à l'extérieur du bloc-cylindres 12. par exemple au moyen d'une courroie 70. Le module indépendant d'entra'iement est très peu chargé mécaniquement et est donc de dimen- sions réduites par rapport au module d'équilibrage qui subit en permanence la force centrifuge tournante due à la masse d'équilibrage 18. L'agencement qui vient d'etre décrit ne nécessite pas de lubrification sous pression, l'ensemble barbottant dans le bloc-cylindres du moteur. Des orifices 72 sont prévus dans la cage extérieure 20 du module indépendant d'équilibrage afin de permettre à l'agent de lubrification du moteur de pénétrer à l'intérieur et de lubrifier les roulements 30 et 32 puis de suivre le trajet indiqué par les flèches à la figure 1. On a représenté à la figure 3 un second mode de réalisation d'un agencement d'un arbre d'équilibrage dans lequel les éléments identiques ou équivalents à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes chiffres de référence augmentés dè 100. Dans ce mode de réalisation, la cage extérieure cylindrique 120 du module indépendant d'équilibrage est prolongée en direction du module indépendant d'entrainement par un tube formant fourreau 174. Le tube 174 constitue avec la cage extérieure 120 une pièce unique et s'étend depuis,l'extrémitè axiale de la cage 120, tournée vers le module indépendant d'en trainement, jusqu'à l'extrémité latérale de gauche. en considérant la figure 3, du bloc-cylindres 112. Le tube formant fourreau 174 est monté dans le bloc-cylindres 112 au moyen d'un second chapeau de paliers 176 qui est vissé au bloc-cylindres 112 de la même manière que le chapeau 122, et qui assure donc la fixation du module indépendant d'entrainement 160-162 qui est lui-meme disposé à l'intérieur du fourreau 174. La position axiale de l'ensemble formé par la cage extérieure 120, prolongée par le fourreau 174. par rapport au bloc-cylindres est assurée par un épaulement radial externe 178 du fourreau 174 qui prend appui contre une face radiale interne 180 du bloc-cylindres 112. Ce second mode de réalisation permet d'assembler préalablement l'agencement d'arbre d'équilibrage constitué par les deux modules indépendants et par le tronçon intermédiaire 148 à l'intérieur de la pièce unique 120-174 puis de venir monter, de manière très économique pour une application en grande série, l'ensemble dans le bloc-cylindres 112. Les deux modes de réalisation d'agencement d'un arbre d'équilibrage qui viennent d entre décrits sont avantageux en ce qu'ils permettent de réaliser un bloc-cylindres dont l'usinage est particulièrement simple. De plus les modules indépendants peuvent entre utilisés sur différents types de moteurs en modifiant les balourds de la masse d'équilibrage 18. L'ensemble peut également être monté, ou non, sur des moteurs d'un même type sans pour cela entrainer de grandes modifications du bloc-cylindres commun à ces différents moteurs. On a représenté à la figure 4 une variante de réalisation du module d'équilibrage dans laquelle les pièces identiques ou équivalentes à celles du mode de réalisation représenté à la figure 1 portent les mêmes chiffres de référence augmentés de 200. Dans ce mode de réalisation, la cage intérieure 228 est réalisée entièrement en tâle emboutie et elle est fermée à son extrémité latérale de gauche par une cloison in terne rapportée 280 qui comporte des moyens d'indexation externe 282 et interne 284 qui permettent d'assurer une indexation de la position angulaire de la masse d'équilibrage. symbolisée par son centre de gravité G, par rapport à l'évidement d'orientation angulaire 250 du module indépendant d'équilibrage. La variante de représentation du module d'équilibrage représenté à la figure 5 dans laquelle les pièces identiques ou équivalentes à celles de la figure 1 sont désignées par les mêmes chiffres de référence augmentés de 300, est plus particulièrement adaptée à une réalisation en grande série. Comme on peut le constater les roulements d'extrémité 30 et 32 sont remplacés par des éléments de roulement, ici des billes 386, qui sont reçus dans deux paires de chemins de roulement 388. 390, ou pistes, formés en vis-à-vis, d'une part dans la cage intérieure 328 et d'autre part dans la cage extérieure 320. Les pistes 388, 390 sont profilées de manière à immobiliser axialement la cage intérieure 328 par rapport à la cage extérieure. 320. REVENDICATIONS 1. Agencement d'un arbre d'équilibrage (10) porté par le bloc-cylindres (12, 112) d'un moteur à pistons alternatifs, au moyen de deux paliers (14, 114 - 16. 116). et comportant une masse d'équilibrage excentrée (18) disposée au droit de l'un des paliers (16. 116), caractérisé en ce qu'il comporte un module indépendant d équilibrage formé d'une cage extérieure (20, 120, 220. 320) fixée au bloc-cylindres et dans laquelle une cage intérieure (28, 128, 228, 328), contenant la masse d equilibrage excentrée est montée tournante coaxialement par des moyens de roulement (30-32, 130-132, 230-232, 386-388-390) pour constituer ledit palier, la cage intérieure comportant des moyens d'accouplement (50, 150) avec une extrémité d'un tron çon intermédiaire (48. 148) de l'arbre d'équilibrage disposé entre les deux paliers. 2. Agencement d'un arbre d équilibrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cage intérieure est montée tournante par des moyens de roulement qui l'immobilisent axialement par rapport à la cage extérieure. 3. Agencement d'un arbre d équilibrage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de roulement sont constitués par deux roulements d ' extré- mité' (30-32. 130-132, 230-232). 4. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de roulement sont constitués par des éléments de roulement (386) qui coopèrent avec des chemins de roulement formés en vis-à-vis dans chacune des deux cages (320-328). 5. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu il comporte un module indépendant d'entrainement formé d'un manchon extérieur (60, 160) fixé au bloc-cylindres (12; 112) et dans lequel est monté tournant un tronçon d extrémité (62, 162) de l'arbre d'équilibrage qui comporte des moyens d'accouplement (64. 164) avec l'autre extrémité du tronçon intermédiaire de l'arbre d'équilibrage. 6. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la cage extérieure (20, 120) est fixée au bloc-cylindres (12. 112) au moyen d'un chapeau de palier (22, 122). 7. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'une quelconque de revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le manchon extérieur (60, 160M est fixé au bloc-cylindres (12, 112) par un chapeau de palier (176). 8. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 4 à 7caractérisé en ce que la cage extérieure (120 > est sensiblement cylindrique et est prolongee par un tube formant fourreau (174) entourant le tronçon intermédiaire (148), et à l'intérieur duquel est monté le module independant d'entrainement. 9. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon la revendication 8 caractérisé en ce que la cage exterieure et le tube formant fourreau forment une pièce unique. 10. Agencement d'un arbre d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la cage extérieure comporte au moins une ouverture t72, 172. 272, 372) pour le passage de l'huile de lubrification des moyens de roulement.