Brevet FR2752604A1 — publié le 19980227

Dispositif et procédé d'équilibrage pour 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 moteurs 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 au 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 contrarotatifs, entraînés par chaîne et engrenage ou par courroie. Toutefois, de tels dispositifs sont lourds, encombrants et coûteux, notamment à cause de leur mode d'entraînement. On connaît également par le brevet américain n" 4 126 810, un dispositif d'équilibrage des efforts de pilon d'ordre 2 sur les moteurs à quatre cylindres en ligne. Ce dispositif comprend deux cames solidaires du vilebrequin et disposées à proximité de son centre. Chaque came commande la mise en mouvement d'une masse basculante grâce à un entraînement à double contact. Chaque masse est donc munie de deux patins entrant en contact avec le contour extérieur d'une came. Un tel dispositif n'est pas adaptable dans les moteurs à nombre impair de cylindres en ligne qui sont dépourvus de palier central. On connaît, par le brevet allemand n" 4 441 798, un dispositif d'équilibrage comprenant deux cames portées par le vilebrequin pour la mise en mouvement de deux masses d'équilibrage dont le rappel est assuré par des barres de torsion. Toutefois, il est difficile d'implanter des barres de torsion qui sont relativement lourdes, dans un carter d'huile déjà encombré par la pompe à huile. De plus, le carter doit être rigidifié pour tenir les barres de torsion, ce qui accroît sa masse et son coût. 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. La présente invention a également pour objet un système d'équilibrage capable d'équilibrer simultanément les couples de galop de tous ordres (1, 2, 4 ...) sur les moteurs à trois ou cinq cylindres en ligne. Le système d'équilibrage, selon l'invention, est destiné à un moteur alternatif à combustion interne du type comprenant un carter pourvu d'une pluralité de cylindres dans lesquels sont disposés des pistons, chaque piston étant lié à une bielle, les bielles étant liées à un vilebrequin commun. Le système d'équilibrage est du type comprenant deux masses disposées sous le vilebrequin, chaque masse étant mise en mouvement en opposition de phase par une came, les cames étant solidaires du vilebrequin. Le système d'équilibrage comprend un moyen de liaison des deux masses pour assurer le rappel desdites deux masses. Ainsi, le système ne nécessite pas de ressort de rappel desdites masses. Dans un mode de réalisation de l'invention, chaque came constitue une came pour la masse à laquelle elle est associée et une contre-came pour l'autre masse. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen de liaison comprend un arbre libre en rotation par rapport au carter du moteur, parallèle à l'axe du vilebrequin, et deux bras radiaux solidaires de l'arbre supportant chacun une desdites masses. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'arbre comprend des roulements destinés à assurer sa libre rotation par rapport au carter. Avantageusement, chaque masse comprend un moyen de contact avec une came. De préférence, les moyens de contact comprennent des rouleaux. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de contact comprennent un moyen de rattrapage de jeu hydraulique. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen de liaison comprend un moyen de rattrapage de jeu élastique, l'arbre étant élastique en torsion. Dans un mode de réalisation de l'invention, les cames sont disposées aux extrémités du vilebrequin. La présente invention a également pour objet un moteur à nombre impair de cylindres équipé d'un système d'équilibrage tel que décrit cidessus. Le système d'équilibrage permet alors d'équilibrer tous les ordres de couple de galop. Le procédé d'équilibrage d'un moteur alternatif à combustion interne équipé d'un vilebrequin, selon l'invention, comprend les étapes suivantes - mise en mouvement d'une première masse libre en rotation autour d'un axe au moyen d'une première came, - rappel de ladite première masse au moyen d'une deuxième came, - mise en mouvement d'une deuxième masse libre en rotation autour de l'axe, au moyen de ladite deuxième came, - rappel de ladite deuxième masse au moyen de ladite première came, lesdites première et deuxième masses étant solidaires en rotation par rapport à l'axe. On obtient ainsi, un système d'équilibrage ne créant que de très faibles frottements grâce au fait qu'une masse n'est pourvue que d'un seul contact avec la came associée et que les deux masses sont solidaires d'un arbre commun. 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 en perspective du système d'équilibrage selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique transversale du système d'équilibrage; et la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 après rotation du vilebrequin d'un demi-tour. Comme illustré sur les figures, le système d'équilibrage comprend deux cames 1 et 2 disposées sur le vilebrequin 3 aux postes extrêmes du moteur, entre un cylindre d'extrémité de celui-ci et le palier dans lequel est en général monté le vilebrequin 3 pour être solidarisé avec le carter 5 du moteur. Pour la clarté du dessin, la partie centrale du vilebrequin 3 a simplement été représentée par son axe en traits mixtes. Un arbre 4 parallèle à l'axe du vilebrequin 3 est disposé sous celui-ci et est libre en rotation par rapport au carter 6 du moteur. Le vilebrequin 3 est monté sur le carter-cylindre 5 du moteur, tandis que l'arbre 4 situé dans une position inférieure, est monté sur le carter d'huile 6 du moteur. L'arbre 4 peut être pourvu de paliers à roulement, non représentés, pour réduire les frottements lors de sa rotation par rapport au carter d'huile 6. L'arbre 4 supporte deux masses 7 et 8 par l'intermédiaire de bras radiaux 9 et 10. La masse 7 est située en-dessous de la came 1 d'un côté de l'arbre 4. La masse 8 est située sous la came 2 du côté opposé de l'arbre 4. Les masses 7 et 8 sont pourvues de moyens de contact 11 et 12 avec leurs cames respectives 1 et 2. Les moyens de contact 11 et 12 comprennent, soit des patins de glissement, soit de préférence des rouleaux de façon à réduire les frottements. En fonctionnement, la rotation du vilebrequin 3 entraîne celle des cames 1 et 2. Le moyen de contact 1 1 de la masse 7 suit le contour de la came 1 et entraîne l'oscillation de la masse 7 autour de l'arbre 4 grâce au bras radial 9. De même, le moyen de contact 12 suit le contour de la came 2 et entraîne l'oscillation de la masse 8 autour de l'arbre 4 grâce au bras radial 10. Le moyen de contact 1 1 est maintenu en appui contre le contour de la came 1 grâce à l'autre moyen de contact 12, lui-même en appui contre le contour de la came 2 et réciproquement. Ainsi, dans ce système d'équilibrage, une masse, 7 ou 8, est pourvue d'un unique moyen de contact 11 ou 12 avec la came associée 1 ou 2. Le rappel du moyen de contact 1 1 contre la came 1 est assuré par le moyen de contact 12 et la came 2 et réciproquement. La came 2 remplit la fonction de contre-came pour la masse 7 et la came 1 remplit la fonction de contre-came pour la masse 8. Les figures 2 et 3 illustrent plus particulièrement le fonctionnement de ce système d'équilibrage où, après une rotation de 1800 du vilebrequin 3, la came 2 repoussant la masse 8 par l'intermédiaire du moyen de contact 12, permet la remontée de la masse 7 par rotation de l'arbre 4. Les masses 7 et 8 étant disposées de part et d'autre de l'arbre 4, leurs mouvements respectifs sont en opposition de phase. La masse 7 est ainsi mise en mouvement par la rotation de la came 1, son rappel et la mise en appui de son moyen de contact 1 1 contre le contour de la came 1 étant assurés grâce à la came 2. La masse 8 est mise en mouvement par la rotation de la came 2, son rappel et la mise en appui de son moyen de contact 12 contre le contour de la came 2 étant assurés grâce à la came 1. On peut prévoir d'assurer le bon fonctionnement des moyens de contact 1 1 et 12 avec le contour des cames 1 et 2 à l'aide d'un rattrapage de jeu hydraulique. On peut également l'assurer en utilisant un arbre 4 élastique en torsion de façon à remplir la fonction de barre de torsion dont ltélastidité compense le jeu ou les défauts de complémentarité des cames 1 et 2. Le système d'équilibrage s'adapte aux moteurs à nombre pair de cylindres, lesquels ne génèrent pas de couple de galop. Ces moteurs sont équilibrés par des massses oscillant en phase. I1 est alors nécessaire de prévoir un arbre 4 élastique en torsion et dimensionné pour accepter une amplitude de torsion relativement importante. Ce système permet ainsi l'équilibrage de ce type de moteurs avec un seul élément de torsion. Grâce à l'invention, on obtient un système et un procédé d'équilibrage économiques, légers, n'entraînant que peu de frottements et capables d'équilibrer notamment les couples de galop de tous ordres sur un moteur à nombre impair de cylindres en ligne tout en étant parfaitement adaptables à d'autres types de moteurs. REVENDICATIONS 1. Système d'équilibrage d'un moteur alternatif à combustion interne du type comprenant un carter pourvu d'une pluralité de cylindres dans lesquels sont disposés des pistons, chaque piston étant lié à une bielle, les bielles étant liées à un vilebrequin commun (3), du type comprenant deux masses (7, 8) disposées sous le vilebrequin, chaque masse étant mise en mouvement en opposition de phase par une came, les deux cames (1, 2) étant solidaires du vilebrequin, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de liaison des deux masses pour assurer le rappel desdites deux masses. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque came constitue une came pour la masse à laquelle elle est associée et une contre-came pour l'autre masse. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le moyen de liaison comprend un arbre (4) libre en rotation par rapport au carter du moteur, parallèle à l'axe du vilebrequin, et deux bras (9, 10) radiaux solidaires de l'arbre et supportant chacun une desdites masses. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'arbre comprend des roulements destinés à assurer sa libre rotation par rapport au carter. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque masse comprend un moyen de contact (11, 12) avec une came. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens de contact comprennent des rouleaux. 7. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que les moyens de contact comprennent un moyen de rattrapage de jeu hydraulique. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que le moyen de liaison comprend un moyen de rattrapage de jeu élastique, l'arbre étant élastique en torsion. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les cames sont disposées aux extrémités du vilebrequin. 10. Moteur à nombre impair de cylindres équipé d'un système d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Procédé d'équilibrage d'un moteur alternatif à combustion interne équipé d'un vilibrequin (3), caractérisé par les étapes suivantes - On met en mouvement une première masse (7) libre en rotation autour d'un axe (4) au moyen d'une première came (1), - On assure le rappel de ladite première masse au moyen d'une deuxième came (2), - On met en mouvement une deuxième masse (8) libre en rotation autour de l'axe (4), au moyen de ladite deuxième came (2), - On assure le rappel de ladite deuxième masse (8) au moyen de ladite première came (1), lesdites première et deuxième masses étant solidaires en rotation par rapport à l'axe.