Brevet FR2737254A1 — publié le 19970131

"Machme à piston comportant un carter pompe et une pompe de vidange pour la récupération de l'huile de lubnficatlon" La présente invention concerne une machine à piston comprenant un carter pompe, au moins un piston déplaçable sous la commande d'un vilebrequin et une chambre à volume variable délimitée par le carter pompe et le piston, un fluide compressible étant admis dans la chambre pendant une phase d'aspiration faisant suite à une phase de détente et étant évacué de la chambre, sous pression, pendant une phase de refoulement. La présente invention s'applique plus particulièrement aux moteurs à 4 temps à suralimentation volumétrique par carter pompe, pour lesquels le volume dans le carter pompe à la fin de la phase de refoulement doit être minimisé afin d'obtenir un rapport de pression élevé.Dans le cas particulier d'un moteur à plusieurs pistons, le carter pompe comprend autant de compartiments que de pistons. Les compartiments dont les pistons ont des mouvements déphasés doivent être isolés les uns des autres afin d'éviter le transvasement du fluide compressible entre eux. Sur les machines à pistons actuelles du type indiqué ci-dessus, les liaisons entre les différents organes situés dans le carter pompe utilisent des roulements dont la lubrification est effectuée par de l'huile introduite par dosage dans le fluide compressible. Cette solution a toutefois l'inconvénient de compliquer les opérations de montage et d'entraîner des surcoûts de fabrication. La présente invention se propose d'éviter ce genre d'inconvénient en permettant d'appliquer au carter pompe le principe de graissage sous pression en carter sec, tout en préservant un rapport de compression élevé. Pour ce faire, elle a pour objet une machine à piston ayant la structure indiquée ci-dessus et qui se caractérise en ce que la chambre est reliée à une pompe de vidange par une conduite pourvue d'un distributeur monté de manière à être entraîné en rotation en synchronisme avec le vilebrequin, le distributeur faisant communiquer la chambre avec la pompe pendant au moins une partie de la phase de détente et/ou au moins une partie de la phase d'aspiration. Dans cette machine, une partie de l'huile de lubrification introduite dans le carter pompe est récupérée avant d'être entraînée en aval du carter pompe, ce qui constitue une première étape dans le déshuilage du fluide avant son utilisation. Par ailleurs, comme la lubrification des liaisons est assurée par le débit d'huile sous pression, les roulements sont remplacés par des paliers hydrodynamiques. Les opérations de montage peuvent par conséquent être simplifiées et les coûts de production réduits. Lorsqu'il s'agit d'un moteur à plusieurs pistons, le distributeur permet l'utilisation d'une seule pompe pour l'ensemble du carter pompe tout en assurant l'isolement entre les compartiments dont les pistons ont des mouvements déphasés. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la conduite débouche au niveau de la partie la plus basse de la chambre. Ainsi, aucune accumulation d'huile ne peut se former dans la chambre de ce mode de réalisation. La machine à piston conforme à l'invention peut par ailleurs comporter un faible volume de décantation situé en amont du distributeur et relié à la chambre par une prise dynamique en forme d'écope. Ce volume a pour fonction de recueillir l'huile afin d'aspirer le minimum d'air et d'améliorer l'efficacité de la machine selon l'invention. Lorsque la machine conforme à l'invention comporte plusieurs pistons délimitant plusieurs chambres à volume variable avec le carter pompe, les chambres sont de préférence reliées à la pompe de vidange par des conduites pourvues de distributeurs montés de manière à être entraînés en rotation en synchronisme avec le vilebrequin, les distributeurs pouvant être solidaires en rotation d'un arbre unique. Deux modes d'exécution de la présente invention seront décrits ci-après à titre d'exemples nullement limitatifs en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un moteur à un cylindre conforme à l'invention; - la figure 2 représente les cycles de fonctionnement théorique d'un carter pompe classique dans lequel l'huile de lubrification n'est pas récupérée et d'un carter pompe conforme à l'invention ; et - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un moteur à quatre cylindres conforme à l'invention. Le moteur que l'on peut voir sur la figure 1 comprend d'une manière connue en soi un carter pompe 1, un piston 2 déplaçable suivant un mouvement de va-et-vient sous la commande d'un vilebrequin 3, et une chambre à volume variable 4 délimitée par le carter pompe 1 et le piston 2. Bien que cela ne soit pas nécessaire, on précisera que le piston 2 est reliée au vilebrequin 3 par une bielle 5 et qu'il est déplaçable dans un cylindre 6 entre un point mort haut et un point mort bas. Le carter pompe 1 comporte une tubulure d'aspiration 7 pourvue d'un clapet d'admission 8 et une tubulure de refoulement 9 pourvue d'un clapet d'échappement 10. Le clapet d'admission 8, qui est monté de manière à ne s'ouvrir que lorsque le piston 2 se déplace vers son point mort haut, permet à un fluide compressible de pénétrer dans la chambre 4 par la tubulure d'aspiration 7. Quant au clapet d'échappement 10, qui est monté de manière à ne s'ouvrir que lorsque le piston 2 se déplace vers son point mort bas, il permet au fluide de sortir sous pression de la chambre 4 par la tubulure de refoulement 9. Afin d'éviter que de l'huile de lubrification reste dans le fluide sous pression qui est refoulé dans la tubulure 9, la chambre 4 est reliée à une pompe de vidange 11 par une conduite 12 pourvue d'un distributeur rotatif 13. La conduite 12 débouche au niveau de la partie la plus basse de la chambre 4 et forme un volume de décantation 14 dans sa partie située au-dessus du distributeur 13, ce volume étant relié à la chambre par une prise dynamique en forme d'écope. Des moyens non représentés sur la figure 1 sont prévus pour faire tourner le distributeur en synchronisme avec le vilebrequin 3 et lui permettre d'établir une liaison entre la chambre 4 et la pompe 11 pendant au moins une partie de la phase de détente DA' et/ou au moins une partie de la phase d'aspiration A'B du cycle de fonctionnement théorique DA'BC du carter pompe conforme à l'invention, qui est représenté sur la figure 2. Afin de préserver la pression de refoulement, il est nécessaire de caler le distributeur de telle sorte que la vidange de la chambre 4 coïncide avec les phases de détente DA' et d'aspiration A'B. Dans ce cas, la phase de détente DA' est plus courte que la phase de détente DA du cycle de fonctionnement théorique d'un carter pompe classique ne comportant pas de système de récupération d'huile alors que la phase d'aspiration A'B est plus longue que la phase d'aspiration AB du cycle de fonctionnement théorique du carter pompe classique, ce qui nécessite d'augmenter le volume de fluide compressible admis dans la chambre 4. Bien que cela soit évident pour l'homme de l'art, on précisera à toutes fins utiles que les lignes BC et CD mentionnées sur la figure 2 correspondent respectivement à la phase de compression et à la phase de refoulement des cycles de fonctionnement théorique du carter pompe classique et du carter pompe conforme à l'invention, qui sont représentés sur la figure 1. Le moteur représenté sur la figure 3 comprend un carter pompe 15, quatre cylindres 16A, 16B, 16C, 7D renfermant respectivement quatre pistons 17A, 17B, 17C, 17D déplaçables suivant un mouvement de va-et-vient sous la commande d'un vilebrequin 18, et quatre chambres à volume variable 19A, 19B, 19C, 19D respectivement délimitées par le carter pompe 15 et les quatre pistons. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 3, le carter pompe comporte des tubulures d'aspiration pourvues de clapets d'admission destinés à permettre l'introduction d'un fluide compressible dans les chambres à volume variable, ainsi que des tubulures de refoulement pourvues de clapets d'échappement destinés à permettre au fluide de sortir sous pression des chambres à volume variable. Afin d'éviter que l'huile de lubrification soit évacuée avec le fluide sous pression en aval du carter pompe 15, les chambres 19A, 19B, 19C, 19D sont reliées à une pompe de vidange 20 par des conduits 21A, 21B, 21C, 21D respectivement pourvues de distributeurs rotatifs 22A, 22B, 22C, 22D. Sur la figure 3, les chambres 19A et 19D sont en phase d'aspiration tandis que les distributeurs 22A et 22D les relient à la pompe 20 afin que celle-ci évacue l'huile qu'elles renferment. Par contre, les chambres 19B et 19C sont en phase de refoulement tandis que les distributeurs 22B et 22C les isolent de la pompe 20. On conçoit aisément que les distributeurs 22A et 22D isoleront les chambres 19A et 19D lorsque celles-ci seront en phase de refoulement et que les distributeurs 22B et 22C feront communiquer les chambres 19B et 19C avec la pompe 20 lorsque ces chambres seront en phase d'aspiration. Les quatres distributeurs sont solidaires d'un arbre unique 23 et destinés à être entraînés en rotation en synchronisme avec le vilebrequin 18. Deux pignons 24 et 25 engrenant l'un avec l'autre et calés respectivement sur l'arbre 23 et sur le vilebrequin 18 assurent ce synchronisme. On notera ici que la pompe de vidange 20 est calée sur un arbre 26 portant un pignon 27 en prise avec le pignon 24 et que son refoulement est relié à un réservoir d'huile 28 pourvu d'un désaérateur 29. On notera également que le réservoir 28 est relié à une pompe 30 éventuellement calée sur l'arbre 26 et dont le refoulement est relié au circuit de lubrification 31 du moteur ainsi qu'au circuit de lubrification 32 de la culasse 33. Enfin, on précisera que les conduits 21A, 21B, 21C, 21D sont reliées à la pompe de vidange 20 par l'intermédiaire d'une conduite collectrice 34 à laquelle est relié le circuit de vidange 35 de la culasse 33. En calant judicieusement les distributeurs, on peut évacuer l'huile accumulée dans les chambres à volume variable pendant au moins une partie des phases de détente et/ou au moins une partie des phases d'aspiration. En outre, en ne prévoyant qu'une seule pompe de vidange et en minimisant les volumes morts entre les chambres à volume variable et la pompe de vidange, on limite les coûts de fabrication tout en améliorant le fonctionnement du carter pompe. REVENDICATIONS 1. Machine à piston comprenant un carter pompe (1;15), au moins un piston (2;17A-17D) déplaçable sous la commande d'un vilebrequin (3;18) et une chambre à volume variable (4;19A-19D) délimitée par le carter pompe et le piston, un fluide compressible étant admis dans la chambre pendant une phase d'aspiration faisant suite à une phase de détente et étant évacué de la chambre, sous pression, pendant une phase de refoulement, caractérisée en ce que la chambre (4;19A-19D) est reliée à une pompe de vidange (11;20) par une conduite (12;21A-21D) pourvue d'un distributeur (13;22A22D) monté de manière à être entraîné en rotation en synchronisme avec le vilebrequin (3;18), le distributeur faisant communiquer la chambre avec la pompe pendant au moins une partie de la phase de détente et/ou au moins une partie de la phase d'aspiration. 2. Machine à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conduite (12;21A-21D) débouche au niveau de la partie la plus basse de la chambre (4;19A19D). 3. Machine à piston selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un volume de décantation (14) entre la chambre (4) et le distributeur (13). 4. Machine à piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant plusieurs pistons (17A-17D) délimitant plusieurs chambres à volume variable (19A19D) avec le carter pompe (15), caractérisée en ce que les chambres sont reliées à la pompe de vidange (20) par des conduites (21A-21D) pourvues de distributeurs (22A22D) montés de manière à être entraînés en rotation en synchronisme avec le vilebrequin (18), les distributeurs étant solidaires en rotation d'un arbre unique (23).