Brevet FR2751695A1 — publié le 19980130

L'invention concerne un moteur à combustion in- terne dépourvu de circuit d'huile de graissage, compre- nant un système à surfaces en contact animées d'un mouve- ment relatif, appelé ci-après tribosystème, sous la forme d'un ensemble piston/chemise, ainsi que, éventuellement, des tribosystèmes supplémentaires, par exemple sous la forme d'un mécanisme à soupapes et d'un mécanisme à mani- velle ou vilebrequin. Un tel moteur à combustion interne sans circuit d'huile de graissage commun pour les différents tribosys- tèmes, est décrit dans le brevet des E.U.A. 4 846 051. Dans le cas du tribosystème ensemble piston/chemise dé- crit dans ce document, le piston est monté mobile dans la chemise à l'aide d'un film de gaz sous pression. Les autres tribosystèmes, tels que le mécanisme à soupapes et le mécanisme à vilebrequin, comportent des roulements en céramique, exempts d'huile, en combinaison avec une lu- brification à sec appropriée, ceci afin de pouvoir se dispenser complètement d'huile de graissage. Le problème technique à la base de l'invention est la mise à disposition d'un moteur à combustion in- terne d'un genre nouveau, sans circuit d'huile de grais- sage, du type mentionné au début, qui possède en particu- lier un montage mobile très avantageux du piston dans la chemise coordonnée de l'ensemble ou de chacun des en- sembles piston/chemise. Conformément à l'invention, on obtient ce ré- sultat par le fait que le tribosystème formé de l'en- semble piston/chemise du moteur comporte un ou plusieurs paliers à roulement par lequel ou par lesquels le piston ou chaque piston est monté mobile dans la chemise coor- donnée. Il est préférable que ce montage par roulement(s) soit conçu de manière qu'il ne demande aucune lubrifica- tion. Selon un perfectionnement, on a prévu plusieurs paliers à roulement linéaires pour le tribosystème formé par l'ensemble piston/chemise, paliers qui sont logés dans le piston en étant uniformément répartis sur son pourtour et situés chaque fois dans un plan longitudinal. Selon ce perfectionnement, chaque piston est donc monté dans la chemise coordonnée par plusieurs roulements li- néaires répartis sur le pourtour du piston. Les roule- ments sont de préférence disposés dans le sens transver- sal du piston. Selon un autre perfectionnement, le moteur com- prend un tribosystème supplémentaire sous la forme d'un mécanisme à soupapes pour lequel on a prévu une commande de soupapes électromagnétique ou électrohydraulique, exempte de lubrifiant, ou un système de graissage fermé avec un graissage à vie. Il n'est donc pas nécessaire de lubrifier ce tribosystème supplémentaire de façon répétée pendant la durée de vie du moteur. Encore un autre perfectionnement se rapporte à un moteur comprenant, en tant que tribosystème supplémen- taire, un mécanisme à manivelle ou vilebrequin, possédant un palier principal et des paliers pour un axe de piston et une bielle, pour lesquels on a prévu des paliers lisses ou à roulement avec un graissage à vie et/ou des paliers lisses avec un circuit de lubrifiant qui leur est propre. Ainsi, ce tribosystème supplémentaire ne demande pas non plus un graissage à huile répété. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une coupe longitudinale partielle d'un moteur à combus- tion interne sans circuit d'huile de graissage. Dans la vue montrée de la zone d'un cylindre de moteur à combustion interne à piston alternatif, on peut percevoir trois tribosystèmes: un ensemble piston/chemise 1, un mécanisme à soupapes 2 et un mécanisme à manivelle ou vilebrequin 3, systèmes pour lesquels, contrairement à la plupart des moteurs à combustion interne classiques, on n'a pas prévu de circuit d'huile de graissage commun. Le montage à mobilité relative du couple frottant concerné à chaque fois est réalisé au contraire, séparé- ment, de manière qu'une lubrification répétée des diffé- rents paliers pendant la durée de vie du moteur ne soit pas nécessaire. Plus particulièrement, le tribosystème formé par l'ensemble piston/chemise 1 comporte, à cet effet, plusieurs roulements linéaires 4 qui sont de préférence répartis en direction transversale du piston sur le pour- tour du piston 5 concerné et disposés dans des logements correspondants, de manière que chaque roulement linéaire 4 soit situé dans un plan longitudinal. Pendant le mouve- ment alternatif du piston, les éléments roulants de chaque roulement linéaire 4 circulent donc le long d'une ligne axiale sur la paroi interne de la chemise 6 concer- née. Les roulements linéaires 4 sont de préférence des roulements à recirculation de billes ou de tonneaux qui ne demandent pas de lubrification et s'étendent sur une moitié inférieure de la paroi latérale du piston, à la- quelle se raccorde une moitié supérieure 7 dans laquelle sont prévus des segments de piston pour assurer l'étan- chéité. Au besoin, les roulements peuvent être conçus aussi, en variante, comme des paliers à roulement à graissage par une quantité minimale de lubrifiant ou avec un graissage à vie. A la place des roulements linéaires 4 montrés, il est possible aussi de prévoir, pour le mon- tage mobile du piston 5 concerné dans la chemise 6 coor- donnée, d'autres paliers à roulement ne demandant pas de graissage à l'huile répété. Dans tous les cas, le ou les paliers à roulement procure(nt) un guidage très fiable du pistonr 5 dans la chemise 6 correspondante. Pour le tribosystème formé par le mécanisme à soupapes 2, comportant des cames, des poussoirs et des paliers, on a prévu une commande de soupapes 8 de type électromagnétique ou, en variante, de type électrohydrau- lique, ne demandant pas de lubrifiant. En variante, on peut également utiliser un système de graissage fermé avec un graissage à vie ou un remplissage de lubrifiant à vie pour le tribosystème formé par le mécanisme à sou- papes 2. Le guidage des soupapes et les sièges des sou- papes sont pourvus d'un graissage par une quantité mini- male de lubrifiant. Dans ce but, on se sert d'un disposi- tif de dosage pour le lubrifiant ou, en varianted'une lubrification à la graisse. Encore une autre variante consiste à prévoir une marche à sec avec un lubrifiant solide ou un revêtement approprié des surfaces de contact du tribosystème. Le palier principal 9 du tribosystème formé par le mécanisme à manivelle ou vilebrequin 3 est constitué par un roulement de type étanche avec graissage à vie. Une réalisation sous la forme d'un palier lisse avec un circuit de lubrifiant individuel est également conce- vable, en variante, auquel cas le gazole est à inclure comme lubrifiant possible, à côté de l'emploi de liquides huileux, y compris des lubrifiants synthétiques. Une al- ternative supplémentaire consiste à réaliser ce palier principal sous la forme d'un roulement avec un lubrifiant "ferro-fluide" qui est maintenu dans le roulement par des aimants permanents annulaires de délimitation. Les pa- liers 10 sur l'axe de piston et la bielle de ce tribosys- tème formé par le mécanisme à manivelle 3, sont réalisés de façon analogue comme des paliers à roulement ou des paliers lisses étanches avec un graissage à vie ou sous la forme de paliers lisses avec un circuit de lubrifiant qui leur est propre, le gazole étant à inclure ici égale- ment comme lubrifiant possible à côté de l'emploi de li- quides huileux, y compris des lubrifiants synthétiques. De plus, des appareils annexes du moteur, tels que des pompes et des filtres, de même que des canalisa- tions, sont adaptés à la suppression du circuit d'huile de graissage et contiennent à cet effet, par exemple, un lubrifiant de remplacement adéquat pour chaque cas ou un graissage par une quantité minimale de lubrifiant. Cer- tains de ces appareils annexes peuvent éventuellement être supprimés complètement grâce à l'absence d'un cir- cuit d'huile de graissage. Pour ce qui concerne la conception du circuit de refroidissement du moteur, il y a lieu de tenir compte des besoins thermiques modifiés en raison de la réduction de la quantité d'huile de grais- sage en comparaison avec un moteur à combustion interne classique. Globalement, l'invention procure un moteur dé- pourvu de circuit d'huile de graissage, et ne demandant donc pas non plus de changements d'huile, dont les diffé- rents tribosystèmes ne nécessitent pas de lubrification ou renferment des systèmes de graissage autonomes et dans lequel, pour le guidage sûr et à longue durée de vie du piston de chaque ensemble piston/chemise, des roulements sont prévus dans la chemise concernée ou dans la surface de contact du piston. En raison de la suppression du cir- cuit d'huile de graissage dans le sens classique du terme, la consommation d'huile est nettement réduite et l'émission de particules et de HC dans le gaz d'échappe- ment est nettement diminuée. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne dépourvu de cir- cuit d'huile de graissage, comprenant au moins un système à surfaces en contact animées d'un mouvement relatif, ap- pelé ci-après tribosystème, sous la forme d'un ensemble piston/chemise (1), caractérisé en ce que le tribosystème formé par l'ensemble piston/chemise (1) comporte un ou plusieurs paliers à roulement (4) pour le montage mobile du piston (5) dans la chemise (6) coordonnée. 2. Moteur à combustion interne dépourvu de cir- cuit d'huile de graissage selon la revendication 1, ca- ractérisé en outre en ce que plusieurs roulements li- néaires (4) sont prévus pour le tribosystème formé par l'ensemble piston/chemise (1), qui sont logés dans le piston (5) en étant répartis uniformément sur son pour- tour et situés chaque fois dans un plan longitudinal. 3. Moteur à combustion interne dépourvu de cir- cuit d'huile de graissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en outre en ce que, pour un tribosystème sup- plémentaire formé par un mécanisme à soupapes (2), on a prévu une commande de soupapes (8) électromagnétique ou électrohydraulique exempt de lubrifiant, ou un système de griassage fermé avec un graissage à vie. 4. Moteur à combustion interne dépourvu de cir- cuit d'huile de graissage selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en outre en ce que, pour un tribosystème supplémentaire formé par un mécanisme à manivelle ou vi- lebrequin (3), comprenant un palier principal (9) et des paliers (10) pour un axe de piston et une bielle, on a prévu des paliers lisses ou à roulement avec un graissage à vie et/ou des paliers lisses avec un circuit de lubri- fiant qui leur est propre.