Brevet FR2755728A1 — publié le 19980515

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion interne comportant au moins un premier vilebrequin lié à un arbre de sortie du moteur au moyen d'une première liaison en rotation, un deuxième vilebrequin lié à l'arbre de sortie du moteur au moyen d'une deuxième liaison en rotation, et concerne plus particulièrement les moteurs destinés à équiper des ultralégers motorisées (U.L.M.), des autogires, des avions légers amateurs, des aéroglisseurs, des hydroglisseurs, des drones, ou analogues. Un problème primordial dans ce type d'application en cas de dysfonctionnement moteur est d'assurer malgré tout la sécurité des pilotes et passagers éventuels, et de permettre à ceuxci de d'atteindre un point d'arrêt avec un maximum de sécurité. Un autre problème est d'éviter la destruction de matériels en raison d'incidents ou d'accidents provoqués directement ou indirectement par des dysfonctionnements moteur. En conséquence, une motorisation pour de telles applications doit être très fiable et robuste, et rester toutefois légère, puissante, et pratique. La présente invention a pour objet de proposer une solution aux problèmes ci-dessus et d'apporter d'autres avantages. Plus précisément, elle consiste en un moteur à combustion interne comportant au moins un premier vilebrequin lié à un arbre de sortie dudit moteur au moyen d'une première liaison en rotation, un deuxième vilebrequin lié au dit arbre de sortie du moteur au moyen d'une deuxième liaison en rotation, caractérisé en ce que ladite première liaison en rotation est réversible et comprend une première roue d'entraînement liée de manière complète en rotation au dit premier vilebrequin par l'intermédiaire d'une première liaison par obstacle apte à transmettre un effort moteur issu dudit premier vilebrequin vers ledit arbre de sortie et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation dudit premier vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation dudit premier vilebrequin, et en ce que ladite deuxième liaison en rotation est réversible et comprend une deuxième roue d'entraînement liée de manière complète en rotation au dit deuxième vilebrequin par l'intermédiaire d'une deuxième liaison par obstacle apte à transmettre un effort moteur issu dudit deuxième vilebrequin vers ledit arbre de sortie et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation dudit deuxième vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation dudit deuxième vilebrequin. Le moteur selon l'invention peut fonctionner malgré l'immobilisation d'un vilebrequin au moins, par l'intermédiaire d'une rupture contrôlée de la liaison liant l'arbre de sortie au vilebrequin immobilisé ou qui destiné à s'immobiliser à la suite d'un dysfonctionnement, par exemple un serrage de piston. Dans un moteur selon l'invention destiné à équiper un U.L.M. ou analogue par exemple, L'arbre de sortie qui est solidaire de l'hélice, pourra continuer à tourner malgré l'immobilisation d'un vilebrequin, sous l'effet du couple moteur fourni par le ou les vilebrequins moteurs non immobilisés. Ainsi, l'U*L.M. ou analogue pourra gagner un point d'atterrissage en toute sécurité, au lieu d'être soumis aux aléas du vol plané dans le cas de l'U.L.M. ou à la chute dans le cas d'un autogire par exemple. I1 est à noter que le moteur selon l'invention peut comprendre avantageusement plus de deux vilebrequins. Selon une caractéristique avantageuse, le moteur selon l'invention comprend au moins un troisième vilebrequin, une troisième liaison en rotation, une troisième roue d'entraînement, une troisième liaison par obstacle. Cette caractéristique concerne un moteur à trois vilebrequins chacun lié à l'arbre de sortie par l'intermédiaire d'une liaison par obstacle capable de se rompre. Dans le cas d'une immobilisation de n'importe lequel des vilebrequins, le moteur continue à fonctionner sur les deux autres vilebrequins, le vilebrequin immobilisé étant débrayé de l'arbre de sortie par la rupture de la liaison par obstacle concernée. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture qui suit d'un exemple de mode de réalisation d'un moteur selon l'invention, accompagnée des dessins annexés, exemple donné à titre d'illustration et sans qu'aucune interprétation restrictive de l'invention ne puisse en être tirée. La figure 1 montre une vue de face partielle éclatée de l'exemple de mode de réalisation d'un moteur selon l'invention. La figure 2 montre une vue partielle en coupe suivant la ligne I-I de la figure 1. La figure 3 montre un détail agrandi de la figure 2, plus particulièrement relatif à la liaison par obstacle. Les figures 4 et 5 montrent un même élément isolé de la figure 2, en perspective pour la figure 4 et en vue de derrière pour la figure 5. Les figures 6 et 7 montrent un même élément isolé de la figure 1, en perspective pour la figure 6 et en vue de côté pour la figure 5. Le moteur 1 représenté sur la figure 1 est un moteur à combustion interne à trois cycylindres 2, 3, 4 placés en étoile (non représentés), deux temps, notamment approprié pour équiper les machines énoncées plus haut. A chaque cylindre 2, 3, 4 correspond un vilebrequin 5, 6, 7 respectif. Le moteur 1 représenté sur les figures 1 et 2 comprend un premier 5 vilebrequin lié à un arbre de sortie 8 du moteur au moyen d'une première liaison en rotation, un deuxième 6 vilebrequin lié à l'arbre de sortie 8 du moteur au moyen d'une deuxième liaison en rotation, un troisième 7 vilebrequin lié à l'arbre de sortie 8 du moteur au moyen d'une troisième liaison en rotation. Les premier 5, deuxième 6, et troisième 7 vilebrequins sont guidés en rotation dans un carter 9 selon tout moyen connu, par exemple au moyen de roulements 10 comme représenté sur la figure 2. Il est à noter que la figure 2 correspond à une coupe selon le premier cylindre 2, suivant la ligne I-I de la figure 1, mais peut correspondre indifféremment à la coupe similaire selon l'un quelconque des deux autres cylindres 3 et 4. L'arbre de sortie 8 est l'arbre moteur sur lequel la puissance du moteur est récupérée, et porte une hélice (non représentée) dans l'exemple. La première liaison en rotation est réversible et comprend une première 1 1 roue d'entraî nement liée de manière complète en rotation au premier 5 vilebrequin par l'intermédiaire d'une première liaison par obstacle apte à transmettre un effort moteur issu du premier 5 vilebrequin vers l'arbre de sortie 8 et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation du premier 5 vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation du premier 5 vilebrequin. La deuxième liaison en rotation est réversible et comprend une deuxième 25 roue d'entraînement liée de manière complète en rotation au deuxième 6 vilebrequin par l'intermédiaire d'une deuxième liaison par obstacle apte à transmettre un effort moteur issu du deuxième 6 vilebrequin vers l'arbre de sortie 8 et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation du deuxième 6 vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation du deuxième 6 vilebrequin. La troisième liaison en rotation est réversible et comprend une troisième 26 roue d'entraînement liée de manière complète en rotation au troisième 7 vilebrequin par l'intermédiaire d'une troisième liaison par obstacle apte à transmettre un effort moteur issu du troisième vilebrequin vers l'arbre de sortie 8 et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation du troisième 7 vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation du troisième 7 vilebrequin. Les première, deuxième, et troisième liaisons en rotation sont avantageusement des liaisons par engrenage, comme représenté sur les figures 1 à 3. De manière avantageuse, les première 11, deuxième 25, et troisième 26 roues d'entraînement, sont en pnse sur une quatrième 12 roue entraînée liée de manière complète en rotation à l'arbre de sortie 8, selon tout moyen connu, par exemple par une clavette 30, comme représenté sur les figures 1 et 2. On remarquera que le moteur représenté sur les figures 1 et 2 permet avantageusement un montage dans lequel les première 11, deuxième 25, troisième 26 roues d'entraînement, et quatrième 12 roue entraînée sont sensiblement ou exactement situées dans un même plan, les première 11, deuxième 25, et troisième 26 roues d'entraînement solidaires respectivement des premier 5, deuxième 6, et troisième 7 vilebrequins étant en prise sur la circonférence de la quatrième 12 roue entraînée selon un décalage angulaire, par exemple égal à 1200 dans le cas du moteur à trois cylindres en étoile, comme représenté sur la figure 1. Ainsi, le moteur selon l'invention possède une compacité fonctionnelle longitudinale importante, une simplicité et une rationalité de la transmission du mouvement, permettant une réduction de l'encombrement et du poids du moteur, et une augmentation de la fiabilité. I1 est à noter que dans la partie de description qui suit, il ne sera décrit que la première liaison par obstacle, les deuxième et troisième liaisons par obstacle étant avantageusement si- mil aires à la première liaison par obstacle. Par ailleurs, chacune des trois liaisons par obstacle a pour fonction de transmettre l'effort moteur du vilebrequin concerné à l'arbre de sortie tout en permettant une rupture de la liaison en rotation entre ce vilebrequin et l'arbre de sortie en cas d'immobilisation de ce vilebrequin par suite par exemple d'un serrage du piston actionnant le vilebrequin concerné. Plusieurs pistons peuvent actionner un même vilebrequin, le cas échéant. Ainsi, le serrage d'un piston par exemple, autorise le fonctionnement du moteur sur les deux cylindres restant, grâce au débrayage du vilebrequin immobilisé, ce qui confère au moteur selon l'invention une grande sécurité de fonctionnement. La première liaison par obstacle comprend au moins une cheville 13 de cisaillement. La cheville 13 peut être remplacée par une clavette de cisaillement (non représentée) ou analogue, et ses dimensions et matériau seront avantageusement choisis, lorsque la ou les chevilles constituent le seul obstacle de la liaison par obstacle, de manière que la ou les sections de cisaillement, au nombre de deux dans 1' l'exemple le des figures, résistent à la transmission de l'effort moteur maximal du vilebrequin concerné en fonctionnement normal du moteur, et seront également choisis de manière que la ou les chevilles se cisaillent sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation du vilebrequin concerné lorsque le moteur est en fonctionnement. Comme représenté sur la figure 3, la première liaison par obstacle comprend une première cheville 13, ou analogue, de cisaillement, et comprend avantageusement additionnellement une première butée 14 d'entraînement apte à transmettre l'effort moteur issu du premier 5 vilebrequin vers l'arbre de sortie. La première butée 14 a pour but essentiel d'éviter que l'effort moteur ne soit transmis par la cheville de cisaillement, et que la cheville de cisaillement soit utilisée uniquement lorsque le vilebrequin oppose une résistance à l'arbre de sortie. Ainsi, les dimensions et le matériau de la cheville seront choisis de manière que celleci puisse se cisailler sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation du premier 5 vilebrequin lorsque le moteur est en fonctionnement, la cheville devant bien évidemment résister à l'effort résistant maximal que peut opposer le vilebrequin à l'arbre de sortie en fonctionnement normal du moiteur. I1 est à noter que sur la figure 3, les éléments de carter n'ont pas été représentés, les éléments représentés tétant pas en coupe. La première butée 14 d'entraînement comprend avantageusement au moins une dent asymétrique 15 maintenue en prise dans un logement en creux 16 de forme complémentaire, au moyen de la cheville 13, clavette, ou analogue, de cisaillement, comme représenté sur la figure 3. La dent asymétrique 15 comprend de préférence une première face 17 apte à transmettre l'effort moteur et une deuxième face 18 opposée à la première face 17, permettant d'éviter une mise en prise de la dent asymétrique 15 dans le logement en creux 16 en cas de rupture de la cheville 13, clavette, ou analogue, de cisaillement. La première face 17 est de préférence comprise dans un plan passant par l'axe de rotation du vilebrequin concerné de manière que l'effort transmis soit perpendiculaire à la face 17, et la deuxième face 18 de la dent asymétrique 15 possède avantageusement une inclinaison appropriée, comme représenté sur la figure 3, de manière que la dent 15 soit chassée du logement 16 lors de la rupture de la cheville 13, et ne puisse s'y réintroduire. Il est à noter que la présence de la butée d'entraînement introduit, par la deuxième face 18 inclinée de la dent 15, une composante axiale et des frottements supplémentaires pour la rupture de la cheville 13, qui doivent être pris en compte dans la détermination du matériau et des dimensions de la cheville 13 selon tout moyen connu, méthode de calcul ou expérimentale par exemple. La première butée 14 d'entraînement comprend avantageusement, comme représenté sur la figure 3, une pluralité de dents 15 formant une première couronne s'étendant dans un premier plan perpendiculaire à un axe longitudinal du premier 5 vilebrequin. Les dents de la couronne sont de préférence identiques à celle décrite ci-dessus. La pluralité de dents permets de répartir régulièrement la pression de manière circonférentielle sur le premier 5 vilebrequin et la première 11 roue d'entraînement, et de réduire en conséquence les dimensions de cette butée 14 d'entraînement. Les dents de la couronne peuvent être réalisées sur la roue 11, les logements en creux correspondant étant alors réalisés sur le vilebrequin 5, ou inversement. Les figures 4 et 5 montrent la roue 11 seule, isolée de la liaison, à l'échelle de la figure 3, et met en évidence la couronne de dents asymétriques 15, comportant 12 dents. Les figures 6 et 7 montrent le vilebrequin 5 seul, à l'échelle de la figure 2, et met en évidence la couronne de logements 16 complémentaires des dents asymétriques 15, comportant 12 logements. On notera également sur ces figures la présence d'un trou diamétral dans la partie cylindrique 20 pour loger la cheville 13, et d'une gorge pour loger un anneau élastique 24 comme cela sera expliqué ci-après. Comme représenté sur les figures 3 à 5, la première roue d'entraînement 11 possède un alésage 19 permettant un centrage de celle-ci sur une partie cylindrique 20 de section circulaire en bout du premier vilebrequin 5 de manière que la roue 11 puisse tourner autour du vilebrequin 5, lorsque la rupture de la cheville 13 est réalisée. Ce qui précède concerne indifféremment la première, deuxième, ou troisième liaison en rotation. Le moteur 1 disposera de tout moyen connu approprié destiné à réduire les frottements d'une roue d'entraînement sur le vilebrequin associé en cas de rupture de la liaison par obstacle, par exemple un montage de la roue sur le vilebrequin par l'intermédiaire d'un ou plusieurs roulements (non représentés) aptes à permettre additionnellement un déplacement éventuel en translation de la roue d'entraînement sur le vilebrequin, ou par l'intermédiaire d'une bague ou palier 22 (non représenté). Le matériau du palier pourra être choisi de manière à résister à la pression due aux efforts transmis et pour sa capacité à diminuer les frottements, par exemple du bronze. L'extrémité de la partie cylindrique du vilebrequin sera muni de tout moyen nécessaire à la retenue de la roue d'entraînement sur le vilebrequin en cas de rupture de la liaison par obstacle, par exemple une bague ou anneau élastique 24 comme représenté sur la figure 3. Toutes les roues d'entraînement et la roue entraînée 12 seront avantageusement enfermées dans un carter 21 étanche et lubrifié, comme représenté sur la figure 2, afin d'assurer une lubrification des liaisons en rotation entre les vilebrequins et l'arbre de sortie, lorsque ces liaisons nécessitent une telle lubrification, comme par exemple des liaisons par engrenage métallique. Cette lubrification pourra avantageusement être réalisé par barbotage ou analogue. La lubrification des liaisons en rotation peut avantageusement être utilisée afin de lubrifier si nécessaire la rotation de la roue d'entraînement sur le vilebrequin en cas de rupture de la liaison par obstacle. il est à noter que le carter 21 a été retiré sur la figure 1 afin de montrer les liaisons en rotation. Les liaisons en rotation entre les vilebrequins et l'arbre de sortie peuvent, de manière al- ternative et en fonction de l'utilisation du moteur, être réalisées par l'intermédiaire de chaînes ou de courroies par exemple. REVENDICATIONS 1 . Moteur à combustion interne comportant au moins un premier (5) vilebrequin lié à un arbre de sortie (8) dudit moteur au moyen d'une première liaison en rotation, un deuxième (6) vilebrequin lié au dit arbre de sortie du moteur au moyen d'une deuxième liaison en rotation, caractérisé en ce que ladite première liaison en rotation est réversible et comprend une première (11) roue d'entraînement liée de manière complète en rotation au dit premier vilebrequin par l'intermédiaire d'une première liaison par obstacle (13) apte à transmettre un effort moteur issu dudit premier vilebrequin vers ledit arbre de sortie et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation dudit premier vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation dudit premier vilebrequin, et en ce que ladite deuxième liaison en rotation est réversible et comprend une deuxième (25) roue d'entraînement liée de manière complète en rotation au dit deuxième vilebrequin par l'in termédiaire d'une deuxième liaison par obstacle apte à transmettre un effort moteur issu dudit deuxième vilebrequin vers ledit arbre de sortie et capable de se rompre, lors d'un dysfonctionnement entraînant une immobilisation dudit deuxième vilebrequin, sous un effort inférieur ou égal à l'effort nécessaire à l'immobilisation dudit deuxième vilebrequin. 2. Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un troisième (7) vilebrequin, une troisième liaison en rotation, une troisième (26) roue d'entrai- nement, une troisième liaison par obstacle. 3. Moteur suivant la revendication l ou 2, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième liaisons en rotation, au moins, sont des liaisons par engrenage. 4. Moteur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins ladite première liaison par obstacle comprend une première clavette, cheville (13), ou analogue, de cisaillement, ladite deuxième liaison par obstacle comprend une deuxième clavette, cheville, ou analogue, de cisaillement. Moteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins ladite première liaison par obstacle comprend additionnellement une première butée (14) d'entraînement apte à transmettre ledit effort moteur issu dudit premier (5) vilebrequin vers ledit arbre de sortie (8), ladite deuxième liaison par obstacle comprend additionnellement une deuxième butée d'entraînement apte à transmettre ledit effort moteur issu dudit deuxième vilebrequin vers ledit arbre de sortie. 6. Moteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites première (14) et deuxième au moins butées d'entraînement, comprennent respectivement au moins une dent asymétrique (15) maintenue en prise dans un logement en creux (16) de forme complémentaire, au moyen de ladite clavette, cheville (13), ou analogue, de cisaillement. 7. Moteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite dent asymétrique (15) comprend une première (17) face apte à transmettre ledit effort moteur et une deuxième (18) face opposée à la première, permettant d'éviter une mise en prise de ladite dent asymé trique dans ledit logement en creux (16) en cas de rupture de ladite clavette, cheville (13), ou analogue, de cisaillement. 8. Moteur suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins ladite première butée (14) d'entraînement comprend une pluralité de dents (15) formant une première couronne s'étendant dans un premier plan perpendiculaire à un axe longitudinal dudit premier (5) vilebrequin, ladite deuxième butée d'entraînement comprend une pluralité de dents formant une deuxième couronne s'étendant dans un deuxième plan perpendiculaire à un axe longitudinal dudit deuxième vilebrequin. 9. Moteur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites première (11) et deuxième (25) roues d'entraînement au moins, sont en prise sur une quatrie- me (12) roue entraînée liée de manière complète en rotation au dit arbre de sortie (8). 10. Moteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites première (11) et deuxième (25) roues d'entraînement au moins, et ladite quatrième (12) roue entraînée sont sensiblement situées dans un même plan.