Brevet FR2757239A1 — publié le 19980619

Système d'équilibrage d'un moteur à combustion interne. La présente invention concerne le domaine de l'équilibrage des efforts qui se développent dans un moteur alternatif à combustion interne. Ce type de moteur comprend un ou plusieurs cylindres disposés en ligne, à plat, ou en V. Parmi ces différents types de moteurs, les moteurs à nombre impair de cylindres en ligne, en général trois ou cinq, posent des difficultés particulières d'équilibrage. En effet, les efforts de pilon d'ordre 1, 2 et 4, sont nuls et ceux d'ordre 6 sont extrêmement faibles et ne sont pas équilibrés en général. Par contre, le moteur est soumis à un couple de galop également appelé couple de tangage, d'ordre 1, 2 et 4. On connaît des dispositifs d'équilibrage avec arbres de Lanchester qui permettent d'équilibrer sur les moteurs à quatre cylindres en ligne, notamment l'effort de pilon d'ordre 2 et sur les moteurs à nombre impair de cylindres le couple de galop d'ordre 1. Ces dispositifs comprennent deux arbres contra-rotatifs, entraînés par chaîne et engrenages ou par courroie. Toutefois, de tels dispositifs sont lourds, encombrants, coûteux et accroissent le nombre de pièces du moteur. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des dispositifs ci-dessus, et de proposer un système d'équilibrage simple, d'encombrement réduit, de poids faible et causant peu de frottements. Le système d'équilibrage, selon l'invention, est destiné à un moteur alternatif à combustion interne, du type comprenant un vilebrequin, un arbre à cames lié en rotation au vilebrequin par un moyen de liaison sans glissement, tel qu'une courroie crantée ou une chaîne, tendu par un galet disposé le long de la trajectoire du moyen de liaison, et des masses d'équilibrage. Une première masse d'équilibrage est intégrée au galet de tension. Une telle masse d'équilibrage ne nécessite pas de pièces supplémentaires. Dans un mode de réalisation de l'invention, le galet de tension est monté à l'extérieur de la trajectoire du moyen de liaison et est entraîné sans glissement par le moyen de liaison à une vitesse de rotation égale à celle du vilebrequin et de sens opposé. Le galet de tension peut être pourvu de dents d'engrènement avec le moyen de liaison. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen de liaison comprend une courroie crantée double face. On assure ainsi une liaison faible et sans glissement entre le vilebrequin, l'arbre à cames et le galet de tension. A titre de variante, on peut prévoir un moyen de liaison par chaîne. Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend une deuxième masse d'équilibrage tournant à la même vitesse et dans le même sens que la première masse d'équilibrage. On prévoit de disposer la deuxième masse d'équilibrage avec un déphasage de 1800 par rapport à la première. Avantageusement, l'arbre à cames comprend une roue dentée engrenant avec une roue dentée correspondante solidaire de la deuxième masse d'équilibrage. Ainsi le moyen de liaison de l'arbre à cames sert aussi de moyen de liaison des deux masses d'équilibrage. On évite la présence d'un moyen de liaison supplémentaire spécifique aux masses d'équilibrage. La roue dentée de l'arbre à cames et la roue dentée de la deuxième masse d'équilibrage peuvent avoir un rapport d'engrènement égal à deux pour entraîner la deuxième masse d'équilibrage à la même vitesse que la première masse d'équilibrage. Cette disposition est adaptée aux moteurs à quatre temps. Dans un mode de réalisation de l'invention, les deux masses d'équilibrage sont disposées chacune à une extrémité du moteur. Les masses d'équilibrage sont ainsi disposées le plus loin possible du centre de gravité du moteur dans le sens longitudinal ce qui est particulièrement avantageux lorsque l'on veut équilibrer des couples de galop. On peut ainsi réduire les masses d'équilibrage. La présente invention a également pour objet un moteur à nombre impair de cylindres, notamment trois ou cinq, équipé d'un système d'équilibrage tel que décrit ci-dessus. L'invention peut également être adapté à un moteur d'un autre type, notamment à quatre cylindres. Grâce à l'invention, on peut disposer d'un moteur léger, bien équilibré et dont l'équilibrage n'entraîne pas une hausse de la consommation du carburant en raison de la présence de pièces supplémentaires telles qu'une chaîne d'entraînement des masses d'équilibrage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique de face en élévation du système d'équilibrage selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe du côté accouplement du moteur au niveau de la deuxième masse d'équilibrage; et la figure 3 est une vue schématique en coupe du côté distribution du moteur au niveau du galet de tension. Comme on peut le voir sur la figure 1, le moteur comprend un vilebrequin 1 entraînant en rotation une roue 2 pourvue de dents 2a et une pluralité de contre-poids 3. La roue dentée 2 engrène avec une courroie crantée double face 4 prévue pour entraîner un arbre à cames, non représenté, par l'intermédiaire d'une roue dentée 5. La roue dentée 5 est de diamètre double de celui de la roue dentée 2 de façon que la vitesse de rotation de l'arbre à cames soit égale à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin 1 comme cela est nécessaire sur un moteur à quatre temps. Bien entendu, sur un moteur à deux temps on pourrait prévoir des roues dentées de vilebrequin et d'arbre à cames de diamètres égaux. Le moteur est pourvu d'un galet de tension 6 disposé sensiblement à mi-hauteur du moteur et dont la périphérie est pourvue de dents 6a de façon à engrener avec les crans de la face extérieure 4a de la courroie 4. Le galet de tension 6 est solidaire en rotation d'une masse d'équilibrage 7. Le galet de tension 6 et la masse d'équilibrage 7 tournent dans le sens inverse de celui du vilebrequin 1 en raison de l'engrènement sur les crans de la face extérieure 4a de la courroie 4. Le diamètre du galet de tension 6 est égal à celui de la roue dentée 2 afin de tourner à la même vitesse que cette dernière. On prévoit également un contre-galet 8 en appui sur la face interne 4b de la courroie 4 pour mettre en appui la courroie 4 contre le galet de tension 6 garantissant ainsi l'engrènement régulier de la courroie 4 et du galet de tension 6. L'arbre à cames est pourvu d'une deuxième roue 9 pourvue de dents 9a de même diamètre que la première roue dentée 5 mais disposée à l'autre extrémité du moteur c'est-à-dire du côté de l'accouplement avec une boîte de vitesses. La roue dentée 9 engrène avec une roue 10 pourvue de dents 10a solidaire en rotation de la deuxième masse d'équilibrage 11. Le diamètre de la roue dentée 10 est égal à la moitié de celui de la roue dentée 9 de façon que la roue dentée 10 soit entraînée à une vitesse de rotation double de celle de l'arbre à came et par conséquent égale à celle du vilebrequin 1. La roue dentée 10 et la deuxième masse d'équilibrage 1 1 entraînées par engrènement avec la roue dentée 9 qui tourne dans le même sens que le vilebrequin 1, tournent donc dans le sens opposé. La première masse d'équilibrage 7 et la deuxième masse d'équilibrage 1 1 tournent ainsi dans le même sens et sont disposées avec un déphasage mutuel de 1800 pour équilibrer le couple de galop d'ordre 1. On parvient ainsi, pour un moteur à trois cylindres, à équilibrer un couple de galop d'une valeur de l'ordre de 1500 à 2000 NEWTON-mètres. En fonctionnement, le vilebrequin 1 et la roue dentée 2 entraînent la courroie 4 en engrenant avec les crans de sa face interne 4b. La courroie 4, dans sa première partie de trajectoire, remonte en direction de l'arbre à cames et passe entre le galet de tension 6 et le contre-galet 8, sa face externe 4a engrenant avec les dents 6a du galet de tension 6. La courroie 4 engrène ensuite avec la roue dentée 5 de l'arbre à cames et redescend, dans sa deuxième partie de trajectoire vers la roue dentée 2 du vilebrequin 1. Sur la figure 2, on voit en détail l'agencement de la deuxième masse d'équilibrage 11. Le moteur est pourvu d'une culasse 12 qui supporte les différents éléments tournants dont l'arbre à cames 13 qui s'étend sur toute la longueur du moteur en étant entraîné, à une extrémité par la courroie 4 au moyen de la roue dentée 5 (figure 1) et, à l'autre extrémité, en étant solidaire en rotation de la roue dentée 9 qui engrène avec la roue dentée 10 solidaire de la deuxième masse d'équilibrage 11. La roue dentée 10 et la deuxième masse d'équilibrage 1 1 sont supportées par un axe lOb monté sur la culasse 12. On remarque que la disposition de la deuxième masse d'équilibrage 1 1 est relativement peu encombrante. Sur la figure 3, est représentée l'autre extrémité du moteur, appelée côté distribution en raison de la présence de la courroie 4 dite de distribution. La culasse 12 entoure les cylindres du moteur dont on voit ici le premier cylindre 14. L'ensemble du côté distribution est protégé par un carter 15 formant un capot de protection. Le galet de tension 6 est fixé à la culasse au moyen d'une vis 16 et ses dents 6a engrènent avec les dents correspondantes de la face interne 4a de la courroie 4. La première masse d'équilibrage 7 solidaire en rotation de la roue dentée 6 est disposée axialement entre la culasse 12 et la roue dentée 6. Cette disposition facilite le remplacement de la courroie 4 par dégagement vers l'extérieur une fois le carter 15 ôté. Bien entendu, on prévoit un moyen de réglage, non représenté, de la position du galet de tension 6 de façon à pouvoir ajuster la tension de la courroie 4 à une valeur choisie. Le très léger déplacement du galet de tension 6 à cet effet ne modifie pratiquement pas l'équilibrage du moteur. De plus, on peut prévoir que l'équilibrage optimum soit réalisé dans la position du galet de tension 6 prévu pour la tension désirée de la courroie 4. Grâce à l'invention, on dispose d'un système d'équilibrage parfaitement adapté aux moteurs à nombre impair de cylindres en ligne dans lesquels il est nécessaire d'équilibrer les couples de galop, mais également adaptable à des moteurs dont l'équilibrage est de type différent. L'adjonction d'une masse d'équilibrage au galet de tension permet d'éviter la présence d'un axe supplémentaire et donc d'alléger le moteur. De même, la réduction du nombre d'arbres à entraîner permet de réduire la consommation en carburant. Un tel système d'équilibrage est adapté tant aux moteurs à essence qu'aux moteurs diesels. REVENDICATIONS 1. Système d'équilibrage d'un moteur alternatif à combustion interne, du type comprenant un vilebrequin (1), un arbre à cames lié en rotation au vilebrequin par un moyen de liaison sans glissement, tel qu'une courroie crantée (4) ou une chaîne, tendu par un galet (6) disposé le long de la trajectoire du moyen de liaison, et des masses d'équilibrage (7), caractérisé par le fait qu'une première masse d'équilibrage est intégrée au galet de tension (6). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le galet de tension est monté à l'extérieur de la trajectoire du moyen de liaison et est entraîné sans glissement par ledit moyen de liaison à une vitesse de rotation égale à celle du vilebrequin et de sens opposé. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le galet de tension (6) est pourvu de dents (6a) d'engrènement avec le moyen de liaison. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen de liaison comprend une courroie crantée (4) double face. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une deuxième masse d'équilibrage (11) tournant à la même vitesse et dans le même sens que la première masse d'équilibrage. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'arbre à cames comprend une roue dentée (9) engrenant avec une roue dentée correspondante (10) solidaire de la deuxième masse d'équilibrage. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la roue dentée (9) de l'arbre à cames et la roue dentée (10) de la deuxième masse d'équilibrage ont un rapport d'engrènement égal à deux pour entraîner la deuxième masse d'équilibrage à la même vitesse que la première masse d'équilibrage. 8. Système selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait que les deux masses d'équilibrage sont disposées chacune à une extrémité du moteur. 9. Moteur à trois cylindres équipé d'un système d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Moteur à cinq cylindres équipé d'un système d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.