Brevet FR2720808A1 — publié le 19951208

L'invention concerne un système pour équilibrer des couples changeants d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, avec un arbre de vilebrequin monté dans un carter de vilebrequin et avec un arbre auxiliaire entraîné en sens contraire par celui-ci, arbre auxiliaire qui porte un embrayage contribuant à la compensation des couples changeants produits par le moteur à combustion interne autour de son axe longitudinal. On connaît par le document DE-37 20 559 A1 une compensation de couples changeants qui agit dans une plage constante, moyenne, de vitesse de rotation, avec une masse d'équilibrage additionnelle, disposée sur un arbre auxiliaire, le rapport de démultiplication existant entre l'arbre de vilebrequin et l'arbre auxiliaire étant pris en considération lors de la fixation des moments d'inertie. De tels dispositifs ne sont pas rentables dans le cas de moteurs à combustion interne optimisés quant à leur poids et à la puissance consommée par frottement et/ou dans le cas de moteurs à combustion interne de petit volume, par exemple avec moins de quatre cylindres, du fait de ce qu'il faut dépenser en pièces constitutives et en poids. Dans le document DE-27 13 403 C2 il est proposé d'utiliser l'embrayage comme masse d'équilibrage pour compenser des couples de rotation antagonistes en cas de variations de la vitesse de rotation, c'est à dire lors d'accélérations. Pour cela, on dispose l'embrayage sur un arbre intermédiaire tournant à la même vitesse de rotation en sens opposé par rapport à l'arbre du vilebrequin. En outre, cet arbre intermédiaire porte des masses additionnelles, disposées de façon excentrée et est réalisé sur une face frontale hors du carter du vilebrequin. De cette manière, on dispose l'embrayage directement derrière l'entraînement de l'arbre intermédiaire, vu dans le sens du flux des forces ou du flux des moments, embrayage dont l'arbre de sortie entraîne alors une boîte de vitesse. L'invention a pour objet de créer un système qui serve à équilibrer des couples changeants, produits par les forces des gaz de combustion ou les forces dues aux masses. Dans ce cas, le poids total et le coût des pièces constitutives doivent rester aussi faibles que possible. On résout ce problème grâce au fait que l'arbre auxiliaire tourne à une vitesse de rotation plus élevée que l'arbre de vilebrequin et que cet arbre auxiliaire porte une masse d'équilibrage, symétrique de révolution, entre son entraînement et l'embrayage. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - la masse d'équilibrage est formée par le volant du moteur à combustion interne, - l'arbre auxiliaire s'étend pour partie en dehors au moins d'une face frontale du carter du vilebrequin et l'embrayage au moins est disposé sur cette partie, -. l'arbre auxiliaire entraîne l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesse en étant aligné coaxialement sur celui-ci, -. l'arbre auxiliaire porte au moins une roue dentée, menée, qui engrène avec une roue dentée d'entraînement, montée sur un bras de manivelle de l'arbre de vilebrequin, -. un tronc de cône de l'arbre auxiliaire s'étend sur la face frontale opposée à la première en dehors du carter du vilebrequin et sur ce tronc de cône est disposée une roue d'entraînement, -. la masse d'équilibrage est disposée sur la partie de l'arbre auxiliaire qui est à l'intérieur d'un carter de boîte de vitesse, -. La boîte de vitesses présente du côté de sa sortie un étage de réduction pour réduire la vitesse de rotation plus élevée, -. le moment d'inertie de la masse d'équilibrage disposée sur l'arbre auxiliaire et de l'embrayage, multiplié par le rapport de démultiplication inverse qui existe entre l'arbre de vilebrequin et l'arbre auxiliaire, correspond au moment d'inertie agissant sur l'arbre de vilebrequin. Quand, dans un système selon l'invention, l'arbre auxiliaire tourne à une vitesse de rotation plus élevée que l'arbre de vilebrequin et quand cet arbre auxiliaire porte entre sa prise d'entraînement et l'embrayage une masse d'équilibrage, symétrique de révolution, on peut alors obtenir un ample équilibrage du couple changeant, en choisissant de façon appropriée le rapport des vitesses de rotation entre l'arbre de vilebrequin et l'arbre auxiliaire. De façon avantageuse dans ce cas, la masse d'équilibrage peut être constituée par un volant associé au moteur à combustion interne à pistons alternatifs ou par une couronne dentée de démarreur ou une combinaison de ceux-ci. De cette manière, la masse d'équilibrage est constituée par des pièces constitutives qui sont de toute façon nécessaires, c'est à dire qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des masses additionnelles et que le poids total ainsi que le coût des pièces constitutives restent faibles. La vitesse de rotation plus élevée de l'arbre auxiliaire par rapport à celle de l'arbre de vilebrequin, qui tourne en sens contraire, limite ce faisant le poids des masses d'équilibrage, car le moment d'inertie, en soi faible, de la masse d'équilibrage par rapport au moment d'inertie des masses d'inertie, concentrées sur l'arbre de vilebrequin, est compensé par la vitesse de rotation plus élevée. Dans une autre configuration avantageuse, on arrive à réaliser une faible dépense en pièces constitutives et une construction compacte, grâce au fait que l'arbre auxiliaire entraîne un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, en étant aligné de façon coaxiale par rapport à celui- ci, boîte de vitesse qui est bridée sur le moteur à combustion interne. Du fait de la vitesse de rotation plus élevée dans la boîte de vitesses, on peut concevoir ses pièces constituantes pour des couples plus faibles, ce qui contribue à réduire le poids. D'une manière simple, l'arbre auxiliaire peut être directement entraîné par l'arbre de vilebrequin, tandis qu'une roue dentée, menante, taillée sur un bras de manivelle de l'arbre de vilebrequin, vient en prise sans jeu dans une roue dentée, menée, sur l'arbre auxiliaire. On peut en outre utiliser l'arbre auxiliaire pour entraîner par exemple des sous-ensembles du moteur à combustion interne, cet arbre auxiliaire sortant du carter du vilebrequin sur l'une des faces frontales qui se font vis à vis et portant en conséquence une roue d'entraînement La réduction de la vitesse plus élevée, qui est introduite dans la boîte de vitesses au moyen de l'arbre auxiliaire, peut être réalisée au moyen d'un étage de réduction disposé du côté de la sortie dans la boîte de vitesses, sur un différentiel associé aux roues motrices d'un véhicule, pourvu de cette ligne d'entraînement ou d'une boîte de transmission auxiliaire. Le moment d'inertie de la masse d'équilibrage, multiplié par le rapport de démultiplication inverse, qui existe entre l'arbre de vilebrequin et l'arbre auxiliaire, correspond au moment d'inertie des masses d'inertie placées à cet endroit sur l'arbre de vilebrequin. On va expliquer plus en détail ci-après un exemple de réalisation de l'invention à partir d'un dessin schématique sur lequel: -La figure 1 représente une coupe à travers un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, à pistons alternatifs avec une boîte de vitesses bridée dessus et -La figure 2 représente une vue latérale de la figure 1. La ligne d'entraînement d'un véhicule à moteur, non représenté, se compose d'un moteur à combustion interne 1 avec une boîte de vitesses 2 bridée dessus. Sur un carter de vilebrequin 3, présentant un mécanisme à bielles et manivelles, du moteur à combustion interne 1 on dispose une culasse 4 avec un arbre à cames 5. Le mécanisme à bielles et manivelles se compose d'un arbre de vilebrequin 8 pourvu de manetons 6 et de bras de manivelle 7, arbre de vilebrequin qui entraîne par une transmission à courroie 9 l'arbre à cames 5, ainsi que de bielles 10 de pistons 11, reliées aux manetons 6. Les bras de manivelle 7, voisins d'un maneton 6, de l'un des cylindres sont pourvus de roues dentées 12, qui engrènent sans jeu avec des roues dentées menées 14, disposées sur un arbre auxiliaire 13. L'arbre auxiliaire 13 s'étend dans le sens longitudinal du moteur à combustion interne 1, une partie 16 de cet arbre auxiliaire 13, qui fait saillie sur une face frontale 15 du moteur à combustion interne, portant une masse d'équilibrage 17. Un tronc de cône 18 de l'arbre auxiliaire 13 s'étend en- dehors d'une face frontale opposée 19 et porte une roue d'entraînement 20 pour des sous-ensembles non représentés. Sur la partie 16, on a disposé comme masse d'équilibrage 17 un volant 21 du moteur à combustion interne 1, l'arbre auxiliaire 13 entraînant un arbre d'entrée 23 de la boîte de vitesses 2 sur lequel il est aligné coaxialement. La boîte de vitesses 2 est bridée par son carter 24 directement sur la face frontale 15 du carter de vilebrequin 3 et reçoit la partie 16 de l'arbre auxiliaire 13 qui porte la masse d'équilibrage 17 et l'embrayage 22. Le volant 21 porte sur son pourtour extérieur une couronne dentée de démarreur 25 qui augmente la masse d'équilibrage 17, couronne dentée dans laquelle engrène un démarreur 26 lors du processus de démarrage du moteur à combustion interne 1. Du côté de la sortie de la boîte de vitesses 2, celle-ci présente un arbre de sortie 27, qui est entraîné par l'arbre d'entrée au moyen d'un étage de réduction 28, qui réduit la vitesse de rotation 23. Quand le moteur à combustion interne est en fonctionnement, celui-ci est soumis à des couples changeants, qui sont causés par les couples, variables dans le temps, fournis par les gaz de combustion d'une part et les masses concentrées sur l'arbre de vilebrequin 8, formées des pistons 11 et de la bielle 10, d'autre part. Le moment d'inertie des masses d'éqiuilibrage 17 et de l'embrayage 22 disposées sur l'arbre auxiliaire 13, multiplié par le rapport de démultiplication inverse qui existe entre l'arbre de vilebrequin 8 et l'arbre auxiliaire 13 corespond dans ce cas au moment d'inertie agissant sur l'arbre de vilebrequin 8 des masses d'inertie. REVENDICATIONS 1. Système pour équilibrer des couples changeants d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, avec un arbre de vilebrequin monté dans un carter de vilebrequin et avec un arbre auxiliaire entraîné en sens contraire par celui-ci, arbre auxiliaire qui porte un embrayage contribuant à la compensation des couples changeants, produits par le moteur à combustion interne autour de son axe longitudinal, système caractérisé en ce que l'arbre auxiliaire (13) tourne à une vitesse de rotation plus élevée que l'arbre de vilebrequin (8) et en ce que cet arbre auxiliaire (13) porte une masse d'équilibrage (17), symétrique de révolution, entre son entraînement et l'embrayage.(22). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse d'équilibrage (17) est formée par le volant (21) du moteur à combustion interne (1). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre auxiliaire s'étend sur une partie (16) en dehors au moins d'une face frontale (15) du carter du vilebrequin (3) et l'embrayage (22) au moins est disposé sur cette partie (16). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre auxiliaire (13) entraîne l'arbre d'entrée (23) d'une boîte de vitesses (2) en étant aligné coaxialement sur celui-ci. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre auxiliaire (13) porte au moins une roue dentée menée (14), qui engrène avec une roue dentée menante (12), montée sur un bras de manivelle (7) de l'arbre de vilebrequin (8) 6. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un tronc de cône (18) de l'arbre auxiliaire (13) s'étend sur la face frontale (19) opposée à la première face frontale (15) en dehors du carter du vilebrequin (3) et sur ce tronc de cône (19) est disposée une roue d'entraînement (20). 7. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la masse d'équilibrage (17) est disposée sur la partie (16) de l'arbre auxiliaire (13), qui est à l'intérieur d'un carter de boîte de vitesses (24). 8. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (2) présente du côté de sa sortie un étage de réduction (28) pour réduire la vitesse de rotation plus élevée. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moment d'inertie de la masse d'équilibrage (17), disposée sur l'arbre auxiliaire (13), et de l'embrayage (22), multiplié par le rapport de démultiplication inverse, qui existe entre l'arbre de vilebrequin (8) et l'arbre auxiliaire (13), correspond au moment d'inertie agissant sur l'arbre de vilebrequin (8).