Brevet FR2770886A1 — publié le 19990514

UNITE D'EQUILIBRAGE DE MOTEUR Cette demande revendique la priorité sousles articles U.S.C. et 119 et/ou 365 de la demande " Engine Balancer Unit " n HO9-307921 déposée au Japon le 10 novembre 1997, dont la totalité de celle-ci est incorporée ici par réfé- rence. L'invention concerne une unité d'équilibrage de mo- teur. Dans le moteur pour véhicule, un vilebrequin peut être déséquilibré dû, par exemple, à la force inertielle se- condaire générée par le mouvement en va et vient du piston. Un tel déséquilibre entraîne des vibrations du moteur. Afin de réduire un tel déséquilibre, de manière classique, le moteur incorpore deux arbres de compensation qui incluent des poids de compensation positionnés excentriquement par rapport à l'axe des arbres de compensation. Les arbres de compensation sont entraînés en rotation par le vilebrequin dans la direction opposée. En outre, les arbres de compen- sation sont supportés par un boîtier unitaire pour instal- lation facile dans le moteur. Une telle unité d'équilibrage de moteur classique est décrite dans la publication de brevet de modèle d'utilité japonais en attente d'examen n 58-20750 publiée le 8 fé- vrier 1983 ou dans la publication de brevet de modèle d'utilité japonais n 58-36912 publiée le 19 août 1983. Comme il est représenté sur les figures 6 et 7, dans la publication n 5820750, un vilebrequin 602 est supporté par un support d'arbre 603 dans un bloc-cylindre 601. Le support d'arbre 63 est monté sur des éléments de paroi in- termédiaire 604 qui sont disposés dans le bloc-cylindre 601. Deux arbres de compensation 612 sont supportés par un boîtier unitaire 609 qui est couplé aux éléments de paroi intermédiaire 604 de manière détachable. Les arbres de com- 2 2770886 pensation 612 sont entraînés en rotation par le vilebrequin 602 par l'intermédiaire de roues dentées 606 et 614. Dans ce schéma classique, à des fins de facilité d'installation du moteur, les poids de compensation sont montés sur deux arbres de compensation 612 qui sont suppor- tés par le boîtier unitaire 609. Toutefois, le bloc- cylindre 601 doit être modifié pour créer des parties de bosses qui sont les éléments de paroi intermédiaire 604. Récemment, l'unification du bloc-cylindre devient plus im- portante pour la production en grande série du moteur. Des investissements énormes en usine deviennent nécessaires pour modifier la ligne de fabrication du bloc-cylindre 601 pour réaliser l'unité d'équilibrage du moteur de sorte que les coûts de fabrication du moteur sont grandement accrus par la modification du bloc-cylindre 601. Comme il est montré sur la figure 8, dans la publica- tion n 58-36912, deux arbres de compensation 804 et 804b sont supportés par un boîtier unitaire 805 qui est coincé entre un bloc-cylindre 801 et une cuvette-carter d'huile 802. Les arbres de compensation 804a et 804b sont entraînés en rotation par le vilebrequin 808 par l'intermédiaire des roues dentées 805, 806a et 806b. Dans ce schéma classique, un bloc-cylindre 801, n'a pas besoin d'être modifié pour supporter une unité d'équilibrage du moteur. Toutefois, l'huile moteur peut fuir à partir soit de la jonction avec le bloc-cylindre 801 soit de la jonction avec la cuvette-carter d'huile 802. En d'autres termes, il est très complexe de maintenir l'étanchéité ou fluide à plus qu'une jonction avec un seul dispositif de fixation. En outre, la cuvette-carter d'huile 802 peut rencontrer des obstacles sur la surface routière et la partie de base de la cuvette-carter d'huile sera pro- bablement endommagée puisque la position de la cuvette- carter d'huile 802 dévie vers le bas en raison de l'épaisseur du boîtier unitaire 805 qui est insérée entre le bloc-cylindre 801 et la cuvette-carter d'huile 802. Il s'ensuit qu'une caractéristique de la présente in- vention est de résoudre les inconvénients classiques précé- demment décrits. Une caractéristique de la présente invention est de monter et de démonter facilement une unité d'équilibrage du moteur sans accroître les coûts de fabrication. Une caractéristique de la présente invention est de monter et de démonter facilement une unité d'équilibrage de moteur sans détériorer la qualité d'étanchéité au fluide entre le bloc-cylindre et la cuvette-carter d'huile. Pour atteindre les caractéristiques ci-dessus, la pré- sente invention comprend une première cuvette-carter d'huile se fixant à un fond d'un bloc-cylindre moteur, une seconde cuvette- carter d'huile se fixant à la première cuvette-carter d'huile pour former un fond de la première cuvette-carter d'huile; et un boîtier unitaire inséré dans la première cuvette-carter d'huile pour supporter les ar- bres de compensation avec des poids d'équilibrage. Dans la présente invention, le bloc-cylindre n'a pas besoin d'être modifié pour installer l'unité d'équilibrage du moteur du fait que la première cuvette-carter d'huile qui enferme le boîtier unitaire est fixée sous le bloc- cylindre. En outre, la qualité de l'étanchéité au fluide entre la première cuvette-carter d'huile et le bloc- cylindre n'est pas détériorée par le boîtier unitaire puis- que le boîtier unitaire est placé à l'intérieur de la pre- mière cuvette-carter d'huile. En outre, la qualité de l'étanchéité au fluide entre la première cuvette-carter d'huile et la seconde cuvette-carter d'huile n'est pas dé- tériorée par une structure de fixation commune classique. La figure 1 est une vue en plan d'une unité d'équilibrage du moteur en conformité avec un premier mode de réalisation de la présente invention. 4 2770886 La figure 2 est une vue en coupe de l'unité d'équilibrage de moteur représentée sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe de l'unité d'équilibrage de moteur prise le long d'une ligne A-A sur la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe de l'unité d'équilibrage de moteur prise le long d'une ligne B-B sur la figure 1. La figure 5 est une vue en coupe d'une unité d'équilibrage de moteur en conformité avec le second mode de réalisation de la présente invention. Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe d'une unité d'équilibrage de moteur classique. La figure 8 est une vue en coupe d'une unité d'équilibrage de moteur classique. En se référant maintenant aux figures 1 à 5, on expli- quera les modes de réalisation préférés de la présente in- vention. Les figures 1 à 5 montrent la première mode de réali- sation de la présente invention. Une première cuvette- carter d'huile 5 est un élément creux comportant des ouver- tures aux extrémités supérieure et inférieure. La première cuvette- carter d'huile est constituée d'aluminium. Comme il est représenté sur la figure 4,1'extrémité supérieure de la première cuvette-carter d'huile 5 est fixée au bloc- cylindre 31 de manière étanche au fluide par des boulons 42. Un joint d'étanchéité (non représenté) est serré entre le bloc-cylindre 31 et la première cuvette-carter d'huile 5. En outre, comme il est représenté sur les figures 3 et 4, une seconde cuvette-carter d'huile 32 est fixé à l'extrémité inférieure de la première cuvette-carter d'huile de manière étanche au fluide par des boulons (non représenté). Un joint d'étanchéité (non représenté) est serré entre la première cuvette-carter d'huile 5 et la se- conde cuvette-carter d'huile 32. L'extrémité inférieure de ' 2770886 la première cuvette-carter d'huile 5 est fermée par la se- conde cuvette-carter d'huile 32. La seconde cuvette-carter d'huile 32 est constituée d'un matériau qui est difficile à déformer tel que de l'acier ou de l'aluminium. Le bruit dé- coulant de la rotation du vilebrequin et de la rotation des arbres de compensation 21, 22 est limitée par cette struc- ture. En outre, l'endommagement de la seconde cuvette- carter d'huile 32, par collision de la seconde cuvette- carter d'huile et d'un obstacle sur la surface de la route est également empêché par cette structure. Comme il est re- présenté par la ligne en tirets interrompus sur la figure 3, une quantité prédéterminé d'huile de lubrification du moteur remplit les première et seconde cuvettes-carters d'huile 5 et 32. Comme il est représenté sur la figure 2, dans la pre- mière cuvette-carter d'huile 5, une unité d'équilibrage 6 est montée de manière amovible. L'unité d'équilibrage 6 in- clut deux arbres de compensation 21 et 22 qui sont suppor- tés avec faculté de rotation par un boîtier 20. Les arbres de compensation 21 et 22 sont parallèles l'un à l'autre. En outre, l'unité d'équilibrage 6 inclut une plaque de poussée et des roues dentées 23, 24. Comme il est représenté sur la figure 3, l'unité d'équilibrage 5 inclut deux contrepoids 12 en forme de demi-colonnes qui sont montées au centre des arbres de compensation 21 et 22 par des boulons 25 et 26. En revenant à la figure 2, le boîtier 20 comporte un espace creux 20b et deux paires de trous pour arbre 20c et 20d o les deux extrémités des arbres de compensation 21 et 22 sont supportées avec faculté de rotation. L'espace creux 20b s'ouvre au niveau des extrémités supérieure et infé- rieure. En outre, l'espace creux 20b présente un espace suffisant pour faire tourner les contrepoids 12. Les deux extrémités des arbres de compensation 21 et 22 dépassent à l'extérieur du boîtier 20. Des roues dentées 23 et 24 sont fixées aux extrémités des arbres 21 et 22. Les roues den- 6 2770886 tées 23 et 24 sont engrenées ensemble de sorte que l'arbre de compensation 21 tourne toujours dans le sens opposé à l'arbre de compensation 22. En outre, les roues dentées en- grenées 23 et 24 maintiennent la position relative des deux contrepoids 12 comme il est représenté sur la figure 3. Les roues dentées 23 et 24 sont protégées par un couvercle de roue dentées 7. Les arbres de compensation 21 à 22 compor- tent des rainures annulaires 21a et 22a aux extrémités op- posées aux roues dentées 22 et 23. La plaque de poussée 10 est placée dans les rainures annulaires 21a et 22a pour li- miter les déplacements axial et radial des arbres de com- pensation 21 et 22. La plaque de poussée 10 est fixée au boîtier 20 par des boulons. Dans le présent mode de réalisation, l'unité d'équilibrage 6 en un seul tenant est insérée à partir du fond de la première cuvette- carter d'huile 5. La première cuvette-carter d'huile 5 est raccordée au bloc-cylindre 31 à un point de jonction 5a. L'unité d'équilibrage 6 est ajustée dans la première cuvette-carter d'huile 5 au- dessous du point de jonction 5a. A l'intérieur de la pre- mière cuvette-carter d'huile 5, une paire de saillies ver- ticales 9 sortent à partir de l'extrémité supérieure vers l'extrémité inférieure (dans une direction perpendiculaire aux papiers des figures 1 et 2). Une paire de rainures 20a est formée sur les côtés externes du boîtier 20 pour main- tenir les saillies 9. En conséquence, la position exacte du boîtier 20 est déterminée par rapport à la première cuvette-carter d'huile 5 dans la direction axiale des ar- bres de compensation 21 et 22. Comme il est montré sur les figures 1 à 4, 4 parties de bosses 8 sont formées solidai- rement sur la première cuvette-carter d'huile 5. Le long des saillies 9 et des rainures 20a, la position exacte du boîtier 20 est déterminée par contact des parties de bosses 8 avec l'extrémité supérieure du boîtier 20. L'unité d'équilibrage 6 est fixée aux parties de bosse 8 avec qua- 7 2770886 tre boulons 41. Dans ce mode de réalisation, le couvercle inférieur 27 est fixé au boîtier 20 de façon à fermer l'extrémité inférieure de l'espace creux 20b. Le couvercle inférieur 27 empêche l'huile de lubrification d'entrer dans l'espace creux 20b à partir de la périphérie du boîtier 20 sauf pour l'huile de lubrification qui descend à partir du haut. De cette manière, la première cuvette-carter d'huile peut être utilisée sans tenir compte de la nécessité de l'unité d'équilibrage 6. Dans la direction axiale des arbres de compensation 21 et 22, une pompe à huile 3 est prévue sur un côté de la première cuvette-carter d'huile 5. En raison de l'excelleint emplacement de la pompe à huile 3, la pompe à huile 3 peut avoir de bonnes caractéristiques de démarrage à froid pour le pompage. La pompe à huile 3 inclut un logement de pompe a constitué par une bosse qui est solidairement formée sur le côté de la première cuvette-carter d'huile 5. Le loge- ment de la pompe 5a est coaxial avec un des arbres de com- pensation 21 et 22. A la partie inférieure du logement de pompe 5a, un trou central est ménagé pour insérer un arbre de pompe 13. Un rotor interne est solidairement monté sur l'arbre de pompe 13. Un rotor externe est supporté avec fa- culté de rotation entre le rotor interne et le logement de pompe 5a. Des roues dentées engrenées sont formées sur le rotors intérieur et extérieur. Un couvercle de pompe 2 ferme le logement de pompe 5a. Le couvercle de pompe sup- porte également l'autre extrémité de l'arbre de pompe 13. Un pignon à chaîne est fixé à l'autre extrémité de l'arbre de pompe 13. La puissance de rotation est transférée au pi- gnon à chaîne 1 à partir du vilebrequin (non représenté) par l'intermédiaire de la chaîne (non représentée). Le lo- gement de la pompe à huile 5a comporte des orifices d'entrée et de sortie (non représentés). Lorsque l'arbre de pompe 13 tourne, en raison du changement de volume interne, la pompe à huile 3 aspire l'huile de lubrification prove- 8 2770886 nant de la première cuvette-carter d'huile 5 et de la se- conde cuvette-carter d'huile 32. Ensuite, la pompe à huile 3 transmet l'huile de lubrification aux divers composants du moteur. Une partie dentelée de l'arbre de pompe 13 est accouplée à une fente de l'arbre de compensation 21, qui constitue un accouplement Oldham bien connu 4. Lorsque l'arbre de pompe 13 tourne, les arbres de compensations 21 et 22 sont entraînés en rotation par l'intermédiaire des roues dentées 23 et 24. Alors que le moteur est en fonctionnement, le vilebre- quin (non représenté) est entraîné en rotation. La rotation du vilebrequin est transmise au pignon à chaîne 1 par l'in- termédiaire de la chaîne (non représentée) de façon à faire tourner et à faire fonctionner la pompe à huile 3. La rota- tion de la pompe à huile 3 est transmise ensuite à l'arbre de compensation 21 par l'intermédiaire de l'accouplement Oldham 4. La rotation de l'arbre de compensation 21 est transmise à l'autre arbre de compensation par l'intermé- diaire des roues dentées 23 et 24. Ainsi, l'arbre de com- pensation 22 tourne dans le sens opposé à celui de l'arbre de compensation 21 de sorte que des vibrations découlant de la force inertielle du moteur sont effectivement réduites. Dans le présent mode de réalisation, les arbres de compensation 21 et 22 sont intégrés au boîtier 20. Le boî- tier 20 est fixé à l'intérieur de la première cuvette- carter d'huile 5 de manière détachable. Puisque la première cuvettecarter d'huile 5 est couplée à la partie inférieure du bloc-cylindre 31 de manière étanche au fluide, le bloc- cylindre 31 n'a pas besoin d'être modifié pour que l'on puisse monter l'unité d'équilibrage du moteur. En consé- quence, une augmentation du coût en fabrication peut être grandement limitée puisque aucune modification significa- tive n'est nécessaire en ce qui concerne le bloc-cylindre 31. En outre, dans le présent mode de réalisation, le boî- tier 20 est monté sur la première cuvette-carter d'huile 5 en utilisant les parties de bosse 8, les saillies vertica- les 9 et les rainures 20a. Puisque les parties de bosses 8, les saillies verticales 9 et les rainures 20a sont toutes prévues à l'intérieur de la première cuvette-carter d'huile 5, l'étanchéité au fluide est facilement maintenue entre le bloc-cylindre 31 et la première cuvette-carter d'huile 5. En outre, puisque le bloc-cylindre 31 et la seconde cuvette-carter d'huile 32 sont fixés séparément à la pre- mière cuvette-carter d'huile 5, l'étanchéité au fluide est bien maintenue entre le bloc-cylindre 31, la première cuvette-carter d'huile 5 et la seconde cuvette-carter d'huile 32. Dans le présent mode de réalisation, l'extrémité infé- rieure de l'espace creux 20b est fermée par le couvercle inférieur 27 et moins d'huile de lubrification est collec- tée dans l'espace creux 20b. En conséquence, les contre- poids 12 ne tournent pas dans l'huile de lubrification de sorte qu'il y a moins de pertes de puissance par agitation de l'huile de lubrification. En outre, comme il est repré- senté sur les figures 3 et 4, l'unité d'équilibrage 6 rac- corde l'extrémité inférieure du bloc-cylindre 31 avec la première cuvette-carter d'huile 5 de sorte que l'unité d'équilibrage 6 peut agir comme un élément de renforcement du bloc-cylindre 31. Ainsi, le poids du bloc-cylindre 31 peut être réduit. La figure 5 montre le second mode de réalisation de la présente invention. Dans la première mode de réalisation, l'huile de lubrification ne peut pas être agitée par les contrepoids 12 puisque le couvercle inférieur 22 est em- ployé de façon à ne pas collecter l'huile de lubrification dans l'espace creux 20b. Toutefois, dans le second mode de réalisation, le couvercle inférieur 27 est omis de sorte que l'extrémité inférieure de l'espace creux 20b reste ou- verte. A la place du couvercle inférieur 27, une paire de couvercles en matière plastique 51 en forme de demi- 2770886 cylindre sont fixés à une paire de contrepoids 53 par des vis 52 de sorte que les contrepoids 53 et les couvercles en matière plastique 51 constituent des corps cylindriques. Il existe très peu de perte de puissance par agitation de l'huile de lubrification puisque moins d'huile de lubrifi- cation est agitée par les corps cylindriques. Les autres éléments du second mode de réalisation sont sensiblement les mêmes que ceux du premier mode de réalisation. En conséquence, une explication détaillée est omise en leur donnant les mêmes références numériques sur les figures 1 à 4. Diverses modifications peuvent être réalisées sans sortir de l'esprit de la présente invention. Par exemple, dans les premier et second modes de réalisation, les bou- lons 41 sont insérés à partir de l'extrémité inférieure de la première cuvette-carter d'huile 5 pour fixer l'unité d'équilibrage 6, 50 à la première cuvette-carter d'huile 5. Toutefois, les parties de bosse 8 peuvent être formées à l'extrémité inférieure de la première cuvette-carter d'huile 5 de sorte que les boulons 41 sont insérés à partir de l'extrémité supérieure de la première cuvette-carter d'huile 5. Dans la présente invention, le bloc-cylindre 31 n'a pas besoin d'être modifié pour monter l'unité d'équilibrage du moteur 6, 50 du fait que la première cuvette-carter d'huile 5 qui enferme le boîtier unitaire 20 est fixée sous le bloc-cylindre 31. En outre, la qualité de l'étanchéité au fluide entre la première cuvette-carter d'huile 5 et le bloc-cylindre 31 n'est pas détériorée par le boîtier uni- taire 20 du fait que le boîtier unitaire 20 est placé à l'intérieur de la première cuvette-carter d'huile 5. En ou- tre, la qualité de l'étanchéité au fluide entre la première cuvettecarter d'huile 5 et la seconde cuvette-carter d'huile 32 n'est pas détériorée par la structure de fixa- tion commune classique. ilh 2770886 REVENDICATIONS 1. Unité d'équilibrage (6) de moteur montée contiguë à un bloc-cylindre (3) d'un moteur caractérisé en ce qu'il comprend; un boîtier unitaire (20) recevant l'unité d'équilibrage (6) de moteur; une paire d'arbres de compensation (21,22) supportée avec faculté de rotation par le boîtier (20); une paire de contrepoids (12) fixée aux arbres de com- pensation (21, 22); une première cuvette-carter d'huile (5) raccordée au bloc-cylindre (31) et servant à enfermer le boîtier uni- taire (20); et une seconde cuvette-carter d'huile (32) pour collecter l'huile de lubrification. 2. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: une partie de joint (5a) prévue sur la première cuvette-carter d'huile (5) et servant à contacter le bloc- cylindre (31); et des boulons pour fixer le boîtier unitaire à la partie de joint (5a). 3. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 2, caractérisée en ce que la partie de joint (5a) se prolonge à l'intérieur de la première cuvette-carter d'huile (5). 4. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: une partie de joint prévue sur la première cuvette- carter d'huile (5) et servant à contacter la seconde cuvette-carter d'huile (32); et 12 2770886 des boulons pour fixer le boîtier unitaire à la partie de joint. 5. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 4, caractérisée en ce que la partie de joint se pro- longe à l'intérieur de la première cuvette-carter d'huile(5). 6. Unité d'équilibrage de moteur selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: un élément de renforcement pour raccorder la première cuvette-carter d'huile (5) pour renforcer le bloc-cylin- dre (3). 7. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: une paire de saillies (9) formée sur l'un du boîtier unitaire (20) ou de la première cuvette-carter d'huile (15); une paire de rainures (20) formée sur l'autre du boî- tier unitaire (20) ou de la première cuvette-carter d'huile(5) et pour se mettre en prise avec les saillies (9), la position exacte du boîtier unitaire (20) étant de ce fait déterminée par rapport à la première cuvette-carter d'huile (5). 8. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que l'élément de renforcement inclut le boîtier unitaire (20) et la première cuvette- carter d'huile (5). 9. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus: 13 2770886 un dispositif de limitation d'huile prévu dans le boî- tier unitaire et servant à empêcher que l'huile de lubrifi- cation puisse être agitée. 10. Unité d'équilibrage (6) de moteur selon la reven- dication 9, caractérisée en ce que le dispositif de limita- tion d'huile est un couvercle inférieur (27) fixé au boi- tier unitaire (20) et servant à empêcher que l'huile de lu- brification puisse entrer dans le boîtier unitaire (20)10 11. Unité d'équilibrage (6)de moteur selon la revendi- cation 9, caractérisée en ce que le dispositif de limita- tion d'huile est une paire de couvercles (51)en matière plastique fixée au contrepoids.