Brevet FR2766539A1 — publié le 19990129

I ARBRE D'EQUILIBRAGE POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE L'invention concerne un arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à pistons alternatifs, dans lequel les oscillations qui sont provoquées par le mouvement de va-et-vient d'éléments de construction, sont diminuées par la rotation d'un arbre pourvu d'un poids excentré. On connaît un tel arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne, dans lequel les oscillations provoquées par des composants effectuant un mouvement de va-et-vient, comme par exemple les pistons, peuvent être diminuées grâce à un arbre d'équilibrage pourvu d'un poids excentré et parallèle au vilebrequin, lequel arbre d'équilibrage est mis en rotation grâce à un transfert de la force de rotation du vilebrequin. Récemment, on a proposé un arbre d'équilibrage qui satisfait aux deux exigences suivantes: ne pas porter atteinte à la stabilité du moteur par le fait que l'on prévoit un arbre d'équilibrage relativement lourd pour abaisser le centre de gravité dans le carter d'huile dans la partie basse du moteur et ne pas provoquer une perte de puissance du moteur causée par la résistance à la rotation dans le cas o l'arbre d'équilibrage avec le poids excentré tourne immergé dans l'huile du carter. Dans l'état de la technique, ces deux exigences peuvent être satisfaites, par exemple, par JP-4-101843 U (dans la suite appelé "première technique connue") et par JP-5-2314791 (dans la suite, appelé "seconde technique connue"). Dans la première technique connue, l'arbre d'équilibrage, dont le poids excentré est formé par moulage et qui fait saillie vers l'extérieur est couvert sur sa circonférence externe par un couvercle, de sorte que l'ensemble de l'arbre d'équilibrage a une forme externe cylindrique. Dans la seconde technique connue, l'arbre d'équilibrage est pourvu d'une creusure axiale semi-cylindrique, qui est recouverte par un couvercle semi-cylindrique, de sorte que l'arbre d'équilibrage a une forme externe cylindrique. Dans les deux techniques connues, l'ensemble arbre d'équilibrage - poids excentré est formé, par exemple par moulage et lorsqu'on fabrique plusieurs modèles d'automobile, il faut les équiper d'arbres qui sont différents et dont la longueur, la largeur et l'excentricité doivent s'accorder avec les caractéristiques du véhicule. Il faut des moules de coulée correspondant aux caractéristiques du véhicule et aucun arbre d'équilibrage unique ne peut être utilisé. Dans la première technique connue, le transfert de la force de rotation se fait sur l'arbre d'équilibrage avec un point de gravité excentré, et l'arbre d'équilibrage est couvert sur sa circonférence externe par un couvercle. Dans la seconde technique,, le transfert de la force de rotation se fait sur un arbre d'équilibrage semi-cylindrique comportant une creusure axiale et l'arbre d'équilibrage est couvert avec un couvercle semi- AIIII l Ill cylindrique. Le couvercle, qui est utilisé dans les deux techniques, est fixé sur l'arbre d'équilibrage servant au transfert de la force de rotation, si bien que le couvercle peut être abîmé par l'effet de la force centrifuge s'exerçant sur l'arbre d'équilibrage ou par la résistance à la rotation de l'huile. L'invention a pour objectif de fournir un arbre d'équilibrage unique pour moteurs à combustion interne, qui peut être utilisé indifféremment sur différents véhicules et qui assure une rotation stable. Pour atteindre cet objectif, conformément à la présente invention et en particulier à la revendication 1, l'arbre d'équilibrage est fixé par un moyen de fixation, tel que des boulons filetés ou des broches, sur une partie de forme cylindrique circulaire, de sorte qu'aucun couple de rotation produit par la rotation de l'arbre d'équilibrage n'est transféré sur le poids d'équilibrage et que les composants servant à réaliser l'arbre d'équilibrage protégés par la partie en forme de cylindre circulaire, permettent de constituer une unité qui peut être utilisée pour différents types de véhicules fabriqués. Selon l'invention et conformément à la revendication 2, un arbre est installé à l'intérieur de la partie de forme cylindrique circulaire avec lequel tout l'arbre d'équilibrage peut être mis en rotation, de sorte qu'aucun couple de rotation provenant de la rotation de l'arbre d'équilibrage n'est transféré au poids d'équilibrage et que les composants servant à réaliser l'arbre d'équilibrage protégés par la partie en forme de cylindre circulaire, permettent de constituer une unité qui peut être utilisée pour différents types de véhicules fabriqués. Selon une forme d'exécution avantageuse et conformément à la revendication 3, les moyens de fixation, tels que des boulons filetés ou des broches font saillie avec leurs parties de tête latéralement sur l'arbre d'équilibrage, de sorte que les causes de la résistance à la rotation, comme par exemple le mouvement/l'agitation de l'huile lors de la rotation de l'arbre d'équilibrage, sont éliminées. Selon une autre forme d'exécution avantageuse et conformément à la revendication 4, l'assemblage est facilité par le fait que la partie circulaire cylindrique est constituée par une pièce enroulée élastique. [Exemples de formes d'exécution de l'invention] Dans la suite, l'invention sera décrite à l'aide de plusieurs exemples de formes d'exécution représentées sur les figures. Dans ces figures: la figure 1 est un exemple de forme d'exécution de l'arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne, selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne A - A de la figure 1; llll Il la figure 3 est un second exemple de forme d'exécution de l'arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne; la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne B - B de la figure 3; la figure 5 est une vue d'un moteur pourvu de l'arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne, selon la première forme d'exécution de l'invention; la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne C - C de Illllllie la figure 5; qui la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne D - D de la figure 5; et la figure 8 est une vue d'une forme d'exécution du carter d'huile différente de celle représentée sur la figure 7. Dans la suite, on va décrire l'invention d'une manière plus détaillée, en se reportant à des exemples de formes d'exécution préférées, représentées sur les dessins. La figure 1 montre un premier exemple d'une forme d'exécution selon l'invention d'un arbre d'équilibrage 10. Le chiffre de référence 12 indique une partie tubulaire creuse, dont la circonférence externe constitue la périphérie externe de l'arbre d'équilibrage 10. La partie tubulaire 12 est réalisée avec deux creusures 14, dont chacune comporte un alésage 16 qui est sensiblement central. Dans chaque alésage 16, il y a une broche qui sert à la fixation du poids d'équilibrage 18 sur la paroi interne de la partie tubulaire 12. Sur chacune des deux extrémités de la partie tubulaire 12, il y a un couvercle (respectivement 22 et 24) qui est emmanché à force ou brasé, pour fermer la partie tubulaire 12. L'arbre d'équilibrage 10 est logé dans des paliers (non représentés) au niveau de la circonférence externe des couvercles 22 et 24. Comme cela est représenté sur la figure 2, qui est une vue en coupe selon la ligne A - A de la figure 1, le poids d'équilibrage 18 est logé suffisamment profondément dans la partie tubulaire 12 pour occuper environ la moitié du volume de la partie tubulaire 12, ce qui assure une répartition excentrée du poids lors de la rotation de l'arbre d'équilibrage 10. Dans la section interne de la partie tubulaire 12, dans laquelle aucun poids d'équilibrage n'est prévu, il y a un espace 26. Dans le couvercle 22, il y a un canal 23 mettant en communication la surface circonférentielle externe du couvercle 22 avec le compartiment 26. Dans le couvercle 24, il y a un canal 25 mettant en communication la surface circonférentielle externe du couvercle 24 avec le compartiment 26. Dans ces conditions, le canal 23, le compartiment 26 et le canal sont en communication en série, ce système de canaux permettant d'amener l'huile lubrifiante entre les couvercles 22 et 24, et les paliers entourant ceux-ci, lors de la rotation de l'arbre d'équilibrage 10. Les figures 3 et 4 montrent en coupe une seconde forme d'exécution de l'arbre d'équilibrage 30 selon la présente invention. Dans cette forme d'exécution, l'arbre 32 est un tube cylindrique creux avec un alésage longitudinal 31 pour diminuer le poids. Des billes 34 et 36 sont pressées à force dans les extrémités de l'alésage. Sur la circonférence externe de l'arbre 32, il y a trois bagues 38, 40, 42 équidistantes réalisées en un matériau fritté. Entre les bagues 38 et 40 et entre les bagues 40 et 42 il y a des poids d'équilibrage respectifs 44 et 46 qui sont fixés par des boulons filetés 48/50 et 52/54 sur la paroi 32. Entre les bagues 38/40 et 40/42, il y a un ressort à lames 56 qui entoure extérieurement les épaulements 38a, 40a et 42a, les boulons filetés 48, 50, 52 et 54, ainsi que les poids d'équilibrage 44 et 46. Les bagues 38, 40 et 42 présentent chacune un alésage radial respectif 39, 41 et 43 qui sont en communication avec l'alésage longitudinal 31 de l'arbre 32, si bien que l'huile lubrifiante peut lubrifier les paliers en passant par ces alésages 38, 40 et 42, de manière similaire à celle de la première forme d'exécution. Les figures 5 et 6 représentent un exemple d'un moteur à quatre cylindres comprenant l'arbre d'équilibrage 10 selon la première forme d'exécution. Dans un bloc de culasse 61 du moteur, un premier arbre d'équilibrage 10 et second arbre d'équilibrage 10 (non représenté) sont parallèles au vilebrequin 62. Sur ces dessins, l'extrémité gauche du vilebrequin 62 comprend une poulie 63 de vilebrequin, et une poulie 60 de vilebrequin synchronisée et une roue dentée 64. La poulie 60 de vilebrequin synchronisée porte une courroie de synchronisation 60a pour mettre en rotation un arbre à cames pour ouvrir les soupapes d'admission et d'échappement du moteur. Comme représenté sur la figure 6, autour de la roue dentée 64, il y a une chaîne 65 qui met en rotation une roue dentée 66 solidaire du premier arbre d'équilibrage 10 et une roue dentée 67 solidaire de la pompe. Les dents de la roue dentée 67 s'engrènent avec une roue dentée 68 qui se trouve à l'extrémité du second arbre d'équilibrage 10 (non représenté), pour le mettre en rotation. Dans les dessins, la référence 69 indique un tendeur qui confère à la chaine 65 la tension souhaitée. Le vilebrequin 62 est logé en rotation dans le bloc de culasse 61, par l'intermédiaire des paliers 70 et des chapeaux 71 des paliers et les bielles motrices 72 sont entraînées dans un mouvement alternatif par les pistons du cylindre. Comme cela se voit sur la figure 5, le premier arbre d'équilibrage 10 est disposé dans un carter 73 d'huile en aluminium ayant une paroi de séparation 74, il est logé dans les paliers 75, 76, 77 et 78 et il est mis en rotation par la roue dentée 66. Le palier 76 est pourvu d'un canal 79 pour l'huile qui est en communication avec l'ouverture de sortie d'une pompe à huile (non représentée), pour laisser passer l'huile par le canal 23 d'admission de l'huile de couvercle 22, l'espace 26 et le canal de sortie 25 du couvercle 24, afin d'assurer la lubrification entre la partie tubulaire 12 du premier arbre d'équilibrage 10 et les paliers 75, 76, 77 et 78. La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne D - D de la figure 5. Le carter d'huile 73 est constitué par une partie supérieure 73 et par une partie inférieure 73b. La partie supérieure 73a en appui sur la partie inférieure 73b forment entre elles une région de support 77b en forme de lunettes, pour les paliers 77, 77 destinés aux deux arbres d'équilibrage 10. La région de support 77b entre la partie supérieure 73a et la partie inférieure 73b comporte des garnitures 80a et 80b qui sont toutes deux réalisées en un acier spécial. Les garnitures 80a, b sont réalisées de manière à ce que leurs extrémités soient entourées par les paliers 77, 77, ce qui empêche, lors de la rotation en sens opposés des arbres d'équilibrage 10, que les paliers 77, 77 ne tirent la région de fixation 77b vers l'extérieur. La figure 8 représente une variante d'exécution du carter d'huile 73 de la figure 7, dans laquelle une chemise d'eau de refroidissement 82, 84 est disposée à l'extérieur des paliers 77, 77. La chaleur qui est produite par la rotation des arbres d'équilibrage 10, 10 dans les paliers 77, 77, peut être évacuée par ces chemises de refroidissement 82, 84. On peut également combiner les chemises d'eau de refroidissement 82, 84 avec les garnitures 80a, 80b représentées sur la figure 7. Les arbres de compensation pour moteurs à combustion ainsi réalisés fonctionnent comme suit: Lorsque le moteur est mis en route, le vilebrequin 62 est mis en rotation par les bielles motrices 72. La roue dentée 66 est entraînée en rotation par la roue dentée 64, via la chaîne 65, dans la direction des aiguilles d'une montre sur la figure 6, alors que la roue dentée 68 en prise avec la roue dentée 67 tourne dans le sens inverse à celui des aiguilles d'une montre. Dans ces conditions le premier arbre d'équilibrage 10 associé avec la roue dentée 66 et la seconde roue d'équilibrage 10 (non représentée) associée à la roue dentée 68 tournent en sens opposés. Les forces de rotation des deux arbres d'équilibrage 10 se manifestent lors de la rotation de la partie tubulaire 12, de sorte que l'on atteint une rotation stable. Comme le contour externe de chaque arbre d'équilibrage 10 comprenant la pièce tubulaire 12 a un forme cylindrique circulaire, lorsque la quantité d'huile dans le carter 73 à huile augmente et que les arbres d'équilibrages 10 deviennent immergés dans l'huile, leur rotation peut se poursuivre sans être perturbée par la résistance de l'huile. Les forces d'inertie provoquées par le mouvement alternatif des pistons (non représentés), sont compensées par les forces d'inertie des arbres d'équilibrage 10, 10, de sorte que la perte de puissance et les oscillations du moteur peuvent être minimisées. On peut utiliser le même type de structure pour différents types de moteurs, les parties tubulaires 12, différant alors en longueur et/ou en diamètre. Lorsque la longueur de la partie tubulaire 12 varie, on peut produire les parties tubulaires 12 de la longueur souhaitée en réalisant des ébauches, par exemple par moulage, dont la longueur est suffisante. Ceci a un effet particulièrement important pour diminuer le coût de fabrication des arbres d'équilibrage. Revendications 1. Arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne constitué par une partie de forme cylindrique circulaire (12); un poids d'équilibrage (18) excentré fixé à l'intérieur de ladite partie de forme cylindrique circulaire; et de plusieurs couvercles (22, 24) fermant les deux extrémités de la partie de forme cylindrique circulaire, caractérisé en ce que le poids d'équilibrage (18) est fixé solidement à la partie de forme cylindrique circulaire (12) par des moyens de fixation (20). 2. Arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre (32); une partie de forme cylindrique circulaire entourant l'arbre (32), avec une certaine distance entre l'arbre et ladite partie (56); un poids d'équilibrage (44, 46); un espace excentré annulaire délimité par la surface externe de l'arbre (32) et par la surface interne de la partie de forme cylindrique circulaire (56); des moyens de fixation (48, 50, 52, 54) pour la fixation du poids d'équilibrage (44, 46) soit sur la surface externe de l'arbre (32), soit sur la surface interne de la partie de forme cylindrique circulaire (56); et des couvercles (38, 42) pour fermer la partie de forme cylindrique circulaire (56) aux deux extrémités. 3. Arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie de forme cylindrique circulaire (12, 56) est réalisée de manière à couvrir les couvercles (22, 24, 38, 42). 4. Arbre d'équilibrage pour un moteur à combustion interne selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie de forme cylindrique circulaire (56) est constituée par une pièce enroulée élastique.