Brevet FR2730006A1 — publié le 19960802

EMBIELLAGE RIGIDE NOTAMMENT POUR MOTEUR La présente invention se rapporte aux moteurs thermiques en étoile ou à plat à attelage ou embiellage rigide. Elle peut aussi s'utiliser pour des compresseurs, pompes à fluide, etc..., les tiges de l'attelage tenant lieu de pistons, dans les pompes à injection. Le problème de tels moteurs dans lesquels l'énergie provient de l'action d'une explosion d'un gaz sur un piston alternatif réside en ce que ce mouvement doit être transformé en un mouvement circulaire continu de l'arbre moteur. Traditionnellement, cette transformation de mouvement se fait par un ensemble bielle/manivelle, la manivelle étant constituée par le maneton d'un vilebrequin. Chaque bielle est entraînée par un maneton et est montée pivotante sur l'axe du piston lui-même dans une chambre de compression/combustion. Il a été déjà proposé dans DE-A-409919 et dans FR-A-2438746 et FR-A-2526863 de remplacer les bielles par un dispositif à coulisse, le maneton se déplaçant dans une cavité ou lumière d'une pièce d'attelage rigide sur laquelle sont montés deux pistons antagonistes. A cet effet, l'attelage comprend deux parties assemblées avec des tiges de piston alignées et perpendiculaires à l'axe de la lumière. L'ensemble avec l'attelage et sa lumière, les tiges et les pistons forment une seule pièce assemblée et rigide, les deux pistons étant montés aux extrémités des deux tiges. Mais dans les dispositifs connus, il y a toujours glissement du maneton à l'intérieur de la lumière par l'intermédiaire d'un coulisseau ce qui, malgré la lubrification, conduit toujours à des frottements importants et par suite, à une usure importante. L'utilisation d'un coulisseau augmente la longueur de la lumière et ne permet pas de gros arrondis pour rigidifier l'attelage. Le porte à faux est important et les dimensions et le poids de la machine sont augmentés. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et de permettre d'une part, une réduction des frottements de diminuer le porte à faux, de diminuer les dimensions et le poids de l'ensemble et, d'autre part, d'augmenter la précompression au maximum en amenant en vis à vis des surfaces planes : fonds de piston et surfaces des paliers d'attelage avec un jeu minimum. Selon la présente invention, le moteur thermique comprenant au moins deux pistons opposés réunis par un attelage rigide monobloc est caractérisé en ce que la partie centrale de l'attelage comprend une lumière monobloc à grands arrondis intérieurs avec dégagements et deux pistes de roulement dans laquelle roule sans frottement un galet solidaire d'un maneton de vilebrequin et monté libre sur ce maneton. I1 a la forme d'une bague lubrifiée sous pression depuis le maneton. Le galet peut rouler dans la lumière de plusieurs façons - avec un jeu normal, - avec un jeu obtenu par précharge au moment de usinage, - avec un jeu majoré en tonneau pour libérer au maximum le galet sur la plus grande partie de son déplacement et avec un jeu presque nul à mi-course d'attelage. Ce jeu ne doit pas non plus provoquer de bruit au moment du changement d'appui de face. De préférence, l'usinage des faces de roulement est réalisé en tonneau pour que, lorsque le galet change de face il existe un jeu minimum, ce jeu augmentant vers le centre de la piste de roulement. Le galet est lubrifié sous pression depuis le maneton. Un galet pouvant recevoir plusieurs attelages montés avec des calages angulaires différents. Pratiquement, ce montage n'est possible qu'avec un vilebrequin tel que celui qui est décrit dans le brevet français nO 94 04255. Avec un tel vilebrequin, l'assemblage peut être effectué dans le carter après avoir introduit le ou les attelages. Avec un carter ouvert, le vilebrequin s'assemble autour des attelages et ensuite le vilebrequin équipé des attelages se monte dans le carter en deux pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des figures qui représentent - La Figure 1, une vue de face d'un attelage selon l'invention avec maneton et galet - La Figure 2, une vue de côté en coupe verticale selon ltaxe II II de la figure 1 du même attelage sans galet ; - La Figure 3, un schéma montrant l'évolution du galet à l'intérieur de la lumière au cours du cycle avec une lumière usinée en tonneau. Comme cela apparaît sur la figure 1, un attelage ou embiellage rigide est formé par une lumière 1 formée dans une partie centrale pleine à partir de laquelle font saillies deux tiges 2 et 3 alignées l'une avec l'autre. Les deux tiges 2 et 3 sont guidées par des paliers 6 solidaires du carter moteur 15. Sur les tiges 2 et 3, aux extrémités de celles-ci, sont montés deux pistons respectivement 4 et 5 parfaitement centrés par les tétons de centrage. La lumière 1 est entourée par une forme en "V" ou en arrondi représentée en coupe, 7 pour éviter les pressions hydrodynamiques sur les tiges 2 et 3 lorsque le galet 10 arrive à mi-course. Le galet au cours du cycle se déplace dans la lumière perpendiculairement à l'axe II alors que les tiges 2 et 3 du piston se déplacent selon la direction de l'axe Il-Il. Les paliers 6 sont solidaires du carter 15 et étanches avec celui-ci. Ils présentent un léger jeu avec les tiges 2, 3 de l'attelage et sont montés sans bagues d'étanchéité. Ainsi, il existe trois zones dans le moteur - une zone intérieure au carter 15 dans laquelle se déplacent l'attelage et le vilebrequin. C'est la zone lubrifiée sous pression - et les deux zones situées entre chaque fond de piston et le palier correspondant de l'attelage. Ces zones participent au cycle d'un moteur deux temps et elles sont en communication avec les cylindres (non représentés). Elles ne sont pas lubrifiées autrement que par les fuites volontaires prévues sur les paliers 6. Le jeu 17 entre les paliers 6 et les tiges 2, 3 de l'attelage est d'environ 2 à 6 centièmes de MM en fonction du diamètre des tiges. Ce jeu sert à doser la lubrification vers les cylindres. Dans un moteur à deux temps, le vilebrequin 11 tourne lubrifié sous pression d'huile injectée par une pompe extérieure (non représentée). L'huile s'échappant par les paliers 6 est pulvérisé dans l'air du carter et se dépose sur les parois de celui-ci et en particulier, sur les tiges d'attelage. Le carter extérieur est ainsi mis sous pression par les fuites sur les tiges et les précompressions entre pistons et paliers. Cette précompression peut atteindre quatre bars. Simultanément à l'entrée de l'air dans le carter l'huile a tendance à s'écouler le long des tiges 2, 3. Quand les pistons remontent, ils mettent les zones extérieures en dépression. C'est à dire que l'on a d'un côté une précompression et de l'autre une dépression, le carter 15 étant sous pression, il se produit la pulvérisation mentionnée ci-dessus qui lubrifie les cylindres. Mais les fuites des paliers 6 sont faibles parce que la pression dans le carter 15 est faible et inférieur à la précompression. La pression dans le carter 15 a une autre utilité. Elle sert aussi à refouler l'huile sortant d'un conduit du vilebrequin 11 vers une pompe à huile (non représentée) extérieure au moteur. Si il n'y a pas de réservoir d'huile, (carter sec) un réservoir extérieur sert de réserve de lubrifiant. Cette disposition permet un fonctionnement en toute position. La canalisation reliant le moteur à la pompe ou au réservoir est équipée d'un clapet anti-retour interdisant le retour de l'huile lorsque le moteur est arrêté. Le galet 10 roule alternativement sur les deux surfaces 8 ce qui se traduit par un mouvement alternatif perpendiculaire des tiges 2 et 3 des pistons à l'intérieur des paliers 6 fixés étanches sur le carter 15. Sur la figure 2, on voit en coupe le corps aérodynamique de la lumière 1 pour un fonctionnement avec un minimum d'efforts et de déformations. Sur la figure 1, le galet s'appuie sur les pistes de roulement 8 horizontales de la lumière 1. Sur un même galet peuvent rouler un ou plusieurs attelages disposés à 1800 ou à des angles différents. Un calage angulaire à 1800 permet d'obtenir un piston tous les 900 dans deux plans décalés de la largeur de la lumière d'un attelage. Cette solution remarquable de simplicité permet par le changement des appuis sur le galet, de faire fonctionner celui-ci sur son maneton comme un palier hydrodynamique. Cette solution permet également de réaliser le montage du vilebrequin et des attelages dans un carter compact et monobloc. Sur la figure 3, on distingue à l'intérieur de la lumière 1 les deux positions extrêmes A et B d'un galet 10 ou bague monté sur le maneton 11. On voit que le jeu représenté en trait pointillé est plus important au centre des faces 8 de roulement que sur les extrémités. Les deux faces parallèles 8 doivent être rectifiées, les autres parties de la lumière constituées par des grands arrondis 13 restant brut de fonderie. Cette rectification peut se faire sous contraintes ou en forme pour obtenir la géométrie souhaitée. Sur les systèmes existants, le maneton est équipé d'un coussinet en deux pièces avec des faces plates qui glissent dans la lumière au lieu de rouler. Par rapport à ce dispositif les avantages de l'invention sont les suivants : L'appui se fait au droit du diamètre du galet ce qui diminue le porte-à-faux dans la lumière, celui-ci étant égal à la mi-course. Le diamètre du galet est faible par rapport à un coussinet traditionnel en deux pièces et la lumière est plus petite. D'une manière générale, les efforts nécessaires à la transformation du mouvement alternatif en mouvement circulaire sont diminués en particulier au niveau du frottement dans la lumière et dans les paliers 6 de guidage de l'attelage. La diminution de la longueur de la lumière 1 arrondie à ses deux extrémités augmente la rigidité de l'attelage et par ailleurs, les surfaces 8 à usiner avec précision dans la lumière sont très limitées. Le galet est constitué par une bague monobloc tournant sur l'axe du maneton et roulant successivement sur les deux faces 8 de la lumière sans frottement. Aux extrémités des surfaces 8, le jeu est très réduit pour que le passage d'une face à l'autre s'effectue sans bruit. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 Moteur thermique, pompe ou compresseur à embiellage rigide ou attelage et comprenant dans un carter, au moins deux pistons opposés réunis par un attelage rigide et monobloc, caractérisé en ce que la partie centrale (12) de l'attelage comprend une lumière (1) avec de grands arrondis intérieurs (13) qui épousent le diamètre d'un galet, des zones de dégagement (14), des pistes de roulement (8) sur lesquelles roule, alternativement et sans frottement, un galet (10) monté libre, après assemblage, sur le maneton (11) d'un vilebrequin 20 Attelage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tiges (2, 3) des pistons sont guidées dans le carter par des paliers (6) rapportés sur le carter et étanches avec celui-ci. 30 Attelage selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tiges (2, 3) sont montées avec un jeu de fonctionnement dans les paliers (6) lubrifiés par projection et que ces paliers (6) ne comportent pas de bague d'étanchéité, le jeu entre tige et palier servant de régulateur de lubrification vers les cylindres et pistons. 40 Attelage selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la précompression qui règne sous les pistons peut passer par le jeu (17) entre paliers (6) et tiges (2, 3) pour mettre le carter en pression afin de repousser avec cette pression l'huile qui s'y trouve par la lubrification sous pression du vilebrequin, vers la pompe à huile ou le réservoir qui se trouve à l'extérieur du carter, cette huile étant retenue à l'extérieur du carter par un clapet anti-retour monté dans une ou plusieurs canalisations d'évacuation. 50 Attelage selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le vilebrequin (17) s'assemble autour d'un ou de plusieurs attelages monobloc par maneton et que cet assemblage peut se faire dans le carter pour une architecture en étoile avec un carter monobloc ou à l'extérieur du carter pour une architecture à plat avec un carter en deux pièces. 60 Attelage selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le galet (10) tourne librement autour du maneton (11), avec une lubrification sous pression, sous l'effet du roulement alternatif sur les deux pistes de roulement (8) de l'attelage, le galet (10) étant monobloc commue une bague. 70 Attelage selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le galet (10) roule sur des pistes de roulement (8) plates et parallèles. 80 Attelage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le galet (10) tourne sur des pistes (8) de roulement en tonneau avec un jeu pratiquement nul à mi-course, accentué aux extrémités. 90 Attelage selon la revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les formes hydrodynamiques de 1' attelage permettent un déplacement de l'attelage avec moins d'énergie dans le carter sous pression.