Brevet FR2791734A1 — publié le 20001006

STRUCTURE DE LUBRIFICATION POUR UN MOTEUR A QUATRE TEMPS Description détaillée de l'invention Domaine technique La présente invention concerne une structure de lubrification pour un moteur à quatre temps, comportant un vilebrequin logé dans une chambre de manivelle formée dans un carter et un orifice de refoulement d'huile s'ouvrant sur une surface de fond de la chambre de manivelle ménagée dans le carter. Etat de la technique On connaît déjà un système de lubrification basé sur des techniques antérieures tel que décrit, par exemple, dans la publication de brevet japonais N Hei 6-25527. Problèmes devant être résolus par l'invention Cependant, dans les techniques antérieures décrites ci-avant, une distance entre une surface intérieure inférieure d'un carter et une périphérie extérieure d'un bras de vilebrequin situé dans le carter est réglée de manière presque uniforme autour de la direction périphérique du carter, ce qui rend difficile le refoulement de l'huile par un orifice de refoulement d'huile et pour augmenter le rendement du moteur, il est apparu souhaitable d'améliorer les performances de refoulement id'huile à partir de la chambre de manivelle. La présente invention a été conçue dans la perspective de la situation décrite ci-avant et un but de la présente invention est de proposer une structure de lubrification pour un moteur à quatre temps qui est supposée améliorer les performances de refoulement d'huile à partir d'une chambre de manivelle. Moyens pour résoudre ces problèmes Pour parvenir au but décrit ci-avant, l'invention propose une structure de lubrification pour un moteur à quatre temps, comportant un vilebrequin logé dans une chambre de manivelle formée dans un carter et un orifice de refoulement d'huile s'ouvrant sur une partie de fond de la chambre de manivelle ménagée dans le carter, caractérisée en ce qu'une distance entre une périphérie extérieure d'un bras de vilebrequin situé sur le vilebrequin et une surface intérieure inférieure du carter, considérée dans le sens de rotation du vilebrequin et s'étendant à partir de l'orifice de refoulement d'huile sur une distance définie vers un côté aval, est réglée de façon à être plus courte qu'une distance entre la périphérie extérieure du bras de vilebrequin et une autre surface intérieure inférieure du carter, considérée dans le sens de rotation du vilebrequin à partir de l'orifice de refoulement d'huile vers un côté amont. Avec la structure décrite ci-avant, du côté amont de l'orifice de refoulement d'huile, considéré dans le sens de rotation du vilebrequin, la distance entre la surface intérieure inférieure du carter et la périphérie extérieure du bras de vilebrequin est relativement grande, ce qui signifie qu'avec la rotation du vilebrequin, l'huile suit la périphérie extérieure du bras de vilebrequin et s'accumule du côté de l'orifice de refoulement d'huile. De même, à partir de l'orifice de refoulement d'huile jusqu'à une plage spécifiée vers le côté aval, considérée dans le sens de rotation du vilebrequin, la distance entre la surface inférieure du carter et la périphérie extérieure du bras de vilebrequin se raccourcit, ce qui signifie que la quantité d'huile atteignant l'orifice de refoulement d'huile est limitée. De ce fait, l'huile peut être efficacement retournée vers l'orifice de refoulement d'huile, les performances de refoulement d'huile à partir de la chambre de manivelle sont améliorées et le frottement par rotation du moteur est réduit, ce qui permet d'escompter une augmentation du rendement. Avantageusement, une partie à renflement, renflée vers l'extérieur d'un côté amont de l'orifice de refoulement d'huile, considéré dans le sens de rotation du vilebrequin, est ménagée dans le carter et un arbre d'équilibrage tournant autour d'un axe parallèle au vilebrequin est logé dans une chambre d'arbre d'équilibrage formée à l'intérieur de la partie à renflement à travers l'intérieur de la chambre de manivelle. Avec cette structure, l'huile est également efficacement refoulée de la chambre d'arbre d'équilibrage abritant l'arbre d'équilibrage, le frottement par rotation de l'arbre d'équilibrage est réduit et on peut escompter une amélioration supplémentaire du rendement du moteur. En outre, un bord d'ouverture aval de l'orifice de refoulement d'huile, considéré dans le sens de rotation du vilebrequin, est de préférence configurée en forme d'arête de couteau entre une surface incurvée tournée vers la périphérie extérieure du bras de vilebrequin et une surface plate du bras de vilebrequin s'étendant tangentiellement au bras de vilebrequin, au moins sur une partie correspondant au bras de vilebrequin. Avec cette structure, l'huile peut efficacement être vidée de la périphérie extérieure du bras de vilebrequin sur le bord d'ouverture aval de l'orifice de refoulement d'huile configuré en forme d'arête de couteau, l'huile est retournée de manière favorable vers l'orifice de refoulement d'huile et on peut escompter une amélioration des performances de refoulement d'huile à partir de la chambre de manivelle. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale d'une motocyclette à laquelle la présente invention est appliquée; la figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne 2- 2 sur la figure 3 et représentant une coupe verticale d'un groupe motopropulseur; et la figure 3 est une vue en coupe agrandie prise le long de la ligne 3-3 sur la figure 2. Mode de réalisation de l'invention Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation de la présente invention. En premier lieu, sur la figure 1, un cadre de véhicule 5 de la motocyclette est configuré en forme de berceau et est composé d'un tube principal 6 légèrement incliné vers le bas et s'étendant dans une direction longitudinale, d'un tube de tête 7 situé à une extrémité avant du tube principal 6, d'un tube descendant 8 s'étendant vers l'arrière et vers le bas à partir du tube de tête 7, d'un tube central 9 s'étendant vers le bas à partir d'une extrémité arrière du tube principal 6, et d'une paire de tubes inférieurs droit et gauche 10... reliant une extrémité inférieure du tube descendant 8 et une extrémité inférieure du tube central 9. Une fourche avant 11 est soutenue dans le tube de tête 7 de manière à ce qu'elle puisse être dirigée et une roue avant WF est soutenue axialement à une extrémité inférieure de la fourche avant 11. Un guidon 12 est relié à une extrémité supérieure de la fourche avant 11. Un réservoir de carburant 13 et un siège 14 sont ménagés sur le cadre de véhicule 5 et un groupe motopropulseur P, comprenant un moteur monocylindre à quatre temps E et une transmission M, est monté dans le cadre de véhicule 5 sous le réservoir de carburant 13 et le siège 14. Une extrémité avant d'un bras oscillant arrière 15 est supportée par une partie arrière du cadre de véhicule de façon à pouvoir osciller vers le haut et vers le bas et une roue arrière WR est soutenue axialement à une extrémité arrière du bras oscillant arrière 15. De plus, un bloc amortisseur arrière 16 est monté entre le bras oscillant arrière 15 et une partie d'extrémité arrière du cadre de véhicule 5. Une chaîne sans fin 19 est enroulée en boucle autour d'un pignon mené 17 monté de manière coaxiale sur la roue arrière WR et d'un pignon menant 18 monté sur le groupe motopropulseur P, et la roue arrière WR est mise en rotation par la force de rotation exercée par le groupe motopropulseur P. Sur la figure 2, un alésage de cylindre 22, à l'intérieur duquel un piston 21 se déplace selon un mouvement de va-et-vient, est ménagé dans un bloc- cylindre 20 du moteur E, une chambre de combustion 24 est formée entre une culasse 23, assemblée au bloc- cylindre 20, et une couronne du piston 21, et une soupape d'admission 25, destinée à permettre et interrompre alternativement la communication entre un orifice d'admission 27 et la chambre de combustion 24, et une soupape d'échappement 26, destinée à permettre et interrompre alternativement la communication entre un orifice d'échappement 28 et la chambre de combustion 24, sont supportées dans la culasse 23 de façon à pouvoir s'ouvrir et se fermer. En référence à la figure 3, un carter 30 assemblé au bloc-cylindre 20 est composé d'une paire de carters de moteur gauche et droit 31 et 32 et une chambre de manivelle 34 est ménagée à l'intérieur du carter 30. Un carter de transmission 33 de la transmission M est également formé par les deux carters de moteur 31 et 32 et une cloison de séparation 36, destinée à séparer l'intérieur des deux carters de moteur 31 et 32 en une chambre de manivelle 34 et une chambre de transmission côté transmission M 35, les carters étant assemblés l'un à l'autre, est ménagée dans les deux carters de moteur 31 et 32. Une paire de bras de vilebrequin 38a, 38a et un maneton 38b reliant les deux bras de vilebrequin 38a, 38a sont ménagés à l'intérieur de la chambre de manivelle 34; le piston 21 est relié au maneton 38b du vilebrequin 38 par l'intermédiaire d'une bielle 37 et les deux parties d'extrémité du vilebrequin 38 sont supportées d'une manière permettant la rotation par les deux carters de moteur 31 et 32. Un orifice de refoulement d'huile 39 s'ouvrant sur une partie de fond de la chambre de manivelle 34 est ménagé dans une partie de fond du carter 30. De même, une partie à renflement 30a, renflée vers l'extérieur (le moteur E étant monté sur le cadre de véhicule, vers l'avant) d'un côté amont de l'orifice de refoulement d'huile 39, considéré dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38, est ménagée dans le carter 30 et une chambre d'arbre d'équilibrage 41 aboutissant à l'intérieur de la chambre de manivelle 34 est formée à l'intérieur de la partie à renflement 30a. Un arbre d'équilibrage 42 tournant autour d'un axe parallèle au vilebrequin 38 et en synchronisation avec le vilebrequin 38 est logé dans la chambre d'arbre d'équilibrage 41. Par ailleurs, un arbre primaire 43 parallèle au vilebrequin 38 et les deux extrémités d'un arbre intermédiaire 44 sont supportés d'une manière permettant la rotation dans l1s deux carters de moteur 31 et 32, du côté de la transmission M, et le pignon menant 18 est fixé à une extrémité de l'arbre intermédiaire 44 faisant saillie à partir du carter de moteur 31. Une pluralité d'engrenages de transmission 45... est montée sur l'arbre primaire 43, une pluralité d'engrenages de transmission 46... correspondant à chacun des engrenages de transmission 45... est montée sur l'arbre intermédiaire 44 et le rendement du moteur E est modulé par l'intermédiaire d'une pluralité d'étages et transmis à l'arbre intermédiaire 44 par un positionnement sélectif des engrenages de transmission 45... et 46.... Un carter d'huile 47 s'ouvrant sur l'orifice de refoulement d'huile 39 est ménagé dans une partie de fond du carter 30, en formant un trou en forme de poche opposé au sens de rotation 40 du vilebrequin 38. Un clapet à lamelle 48 permettant un écoulement d'huile de la chambre de manivelle 34 vers la chambre de transmission 35 est monté sous forme de soupape unidirectionnelle dans une partie de fond du carter 30, plus bas que le carter d'huile 47. Les parties de fond des deux carters de moteur définissant ensemble le carter 30 ont une forme bombée vers le bas et le clapet à lamelle 48 est situé entre les parties bombées 31a, 32a des parties de fond des carters de moteur 31 et 32. Une chambre de clapet côté admission 49 aboutissant à l'orifice de refoulement d'huile 39 et au carter d'huile 47 est formée entre le clapet à lamelle 48 et la partie bombée 31a du carter de moteur 31, tandis qu'une chambre de clapet côté échappement 50 est formée entre le clapet à lamelle 48 et la partie bombée 32a de l'autre carter de moteur 32. Un passage d'huile 51 destiné à diriger l'huile refoulée de la chambre de manivelle 34 vers la chambre de transmission 35 par l'intermédiaire du clapet à lamelle 48 est ménagé dans l'autre carter de moteur 32 de façon à communiquer avec la chambre de clapet côté échappement 50. Par rapport à un bord d'ouverture aval 39a de l'orifice de refoulement d'huile 39, considéré dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38, des parties correspondant respectivement à chacun des bras de vilebrequin 38a, 38a sont configurées en arête de couteau entre une surface incurvée 52 tournée vers la périphérie extérieure du vilebrequin 38, et une surface plate 53 s'étendant tangentiellement au bras de vilebrequin 38a. Une distance dl entre la périphérie extérieure des bras de vilebrequin 38a, 38a et une surface intérieure inférieure du carter 30, considérée dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38 et s'étendant à partir de l'orifice de refoulement d'huile 39 jusqu'à une plage définie sur le côté aval, à savoir les surfaces incurvées 52, 52 des bords s'ouvrant côté aval 39a, 39a de l'orifice de refoulement d'huile 39 est réglée de façon à être plus courte qu'une distance d2 entre la périphérie extérieure des bras de vilebrequin 38a, 38a et une surface intérieure inférieure du carter 30 en amont de l'orifice de refoulement d'huile 39, considérée dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38. En référence une nouvelle fois à la figure 1, les parties bombées 31a et 32a des parties de fond des deux carters de moteur 31 et 32, qui définissent ensemble le carter 30, sont agencées entre deux tubes inférieurs 10... du cadre de véhicule 5, il n'existe ni limitation supplémentaire du niveau de garde au sol en raison des parties bombées 31a et 32a ménagées dans le carter 30, ni diminution de la facilité de montage du groupe motopropulseur P sur le cadre de véhicule 5. Un réservoir d'huile 55 est aussi ménagé dans une partie du cadre de véhicule 5 dans laquelle le tube principal 6, le tube de tête 7 et le tube descendant 8 se rejoignent. L'huile, qui est aspirée de la chambre de transmission 35 par une première pompe à huile (non représentée) installée dans le groupe motopropulseur P, est retournée à une partie supérieure du réservoir d'huile 55 par un tuyau de retour 56, tandis que l'huile aspirée à partir d'une partie inférieure du réservoir d'huile 55 par une deuxième pompe (non représentée) installée dans le groupe motopropulseur P est délivrée par l'intermédiaire d'un tuyau d'alimentation 57 à diverses parties du groupe motopropulseur P devant être lubrifiées. Les paragraphes suivants décrivent le fonctionnement du mode de réalisation. La pression à l'intérieur de la chambre de manivelle 34 varie suivant les mouvements de va-et-vient du piston 21 à l'intérieur de l'alésage de cylindre 22 et quand la pression à l'intérieur de la chambre de manivelle 34 est augmentée, l'huile à l'intérieur de la chambre de manivelle 34 est refoulée vers le côté de la chambre de transmission 35 en ouvrant le clapet à lame 48. De même, puisque la distance d2 entre la périphérie extérieure des brai de vilebrequin 38a, 38a et une surface intérieure inférieure du carter 30, en amont de l'orifice de refoulement d'huile 39, considéré dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38, est relativement grande, l'huile suit la périphérie extérieure des bras de vilebrequin 38a et 38a lorsque le vilebrequin 38 tourne et elle s'accumule du côté de l'orifice de refoulement d'huile 39. De même, puisque la distance dl entre la périphérie extérieure des bras de vilebrequin 38a, 38a et une surface intérieure inférieure du carter 30, considérée dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38 et s'étendant à partir de l'orifice de refoulement d'huile 39 jusqu'à une plage définie sur le côté aval, dans ce mode de réalisation les surfaces incurvées 52, 52, est relativement courte, la quantité d'huile dépassant l'orifice de refoulement d'huile 39 est limitée. Par conséquent, il est possible de retourner l'huile de manière favorable vers l'orifice de refoulement d'huile 39, les performances de refoulement d'huile à partir de la chambre de manivelle 34 sont améliorées et on peut escompter une amélioration du rendement en raison de la réduction du frottement par rotation du moteur E. Une partie bombée 30a, se bombant vers l'extérieur d'un côté amont de l'orifice de refoulement d'huile 39, considéré dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38, est ménagée dans le carter 30 et un arbre d'équilibrage 42 tournant autour d'un axe parallèle au vilebrequin 38 est logé dans la chambre d'arbre d'équilibrage 41 formée à l'intérieur de la partie bombée 30a aboutissant à l'intérieur de la chambre de manivelle 34, ce qui signifie que l'huile est également refoulée efficacement à partir de la chambre d'arbre d'équilibrage 41 et que le frottement par rotation de l'arbre d'équilibrage 42 est également réduit, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire du rendement du moteur E. De même, un bord d'ouverture aval 39a, considéré dans le sens de rotation 40 du vilebrequin 38, est configuré en arête de couteau avec une surface incurvée 52 tournée vers la périphérie extérieure du vilebrequin 38, et une surface plate 53 s'étendant tangentiellement au bras de vilebrequin 38a, dans une partie correspondant à un bras de vilebrequin 38a, ce qui signifie qu'il est possible de vider efficacement l'huile à partir de la périphérie extérieure du bras de vilebrequin 38a au niveau du bord d'ouverture aval 39a de l'orifice de refoulement d'huile 39 configuré en forme d'arête de couteau, que le retour d'huile vers l'orifice de refoulement d'huile 39 est effectué de manière plus favorable et qu'il est possible d'améliorer encore les performances de refoulement d'huile à partir de la chambre de manivelle 34. Avantages de l'invention L'invention propose une structure de lubrification pour un moteur à quatre temps, comportant un vilebrequin logé dans une chambre de manivelle formée dans un carter et un orifice de refoulement d'huile s'ouvrant sur une partie de fond de la chambre de manivelle ménagée dans le carter, caractérisée en ce qu'une distance entre une périphérie extérieure d'un bras de vilebrequin situé sur le vilebrequin et une surface intérieure inférieure du carter, considérée dans le sens de rotation du vilebrequin et s'étendant à partir de l'orifice de refoulement d'huile sur une distance définie vers un côté aval, est réglée de façon à être plus courte qu'une distance entre la périphérie extérieure du bras de vilebrequin et une autre surface intérieure inférieure du carter, en amont de l'orifice de refoulement d'huile, considéré dans le sens de rotation du vilebrequin. Il est ainsi possible de retourner l'huile de manière favorable vers l'orifice de refoulement d'huile, les performances de refoulement d'huile à partir d'une chambre de manivelle sont améliorées et on peut escompter une amélioration du rendement du moteur en raison de la réduction du frottement par rotation du moteur. Avantageusement, la structure de lubrification présente de plus une partie à renflement renflée vers l'extérieur d'un côté amont de l'orifice de refoulement d'huile, considéré dans le sens de rotation du vilebrequin, située dans le carter, et un arbre d'équilibrage tournant autour d'un axe parallèle au vilebrequin et logé dans une chambre d'arbre d'équilibrage formée à l'intérieur de la partie à renflement à travers l'intérieur de la chambre de manivelle. L'huile est ainsi efficacement refoulée à partir de la chambre d'arbre d'équilibrage abritant l'arbre d'équilibrage, ce qui permet des améliorations supplémentaires du rendement du moteur en raison de la réduction du frottement par rotation de l'arbre d'équilibrage. En outre, un bord d'ouverture aval de l'orifice de refoulement d'huile, considéré dans le sens de rotation du vilebrequin, est configuré de préférence en forme d'arête de couteau entre unesurface incurvée tournée vers la périphérie extérieure du bras de vilebrequin et une surface plate s'étendant tangentiellement au bras de vilebrequin, au moins sur une partie correspondant au bras de vilebrequin. Il est ainsi possible de vider efficacement l'huile à partir de la périphérie extérieure du bras de vilebrequin grâce au bord d'ouverture aval de l'orifice de refoulement d'huile configuré en forme d'arête de couteau, le retour de l'huile vers l'orifice de refoulement d'huile est réalisé de manière plus favorable et il est possible d'améliorer les performances de refoulement d'huile à partir de la chambre de manivelle. Les paragraphes qui précèdent ont décrit en détail un mode de réalisation de la présente invention mais celle-ci ne s'en trouve pas limitée et diverses modifications à la conception sont envisageables sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1. Structure de lubrification pour un moteur à quatre temps, comportant un vilebrequin (38) logé dans une chambre de manivelle (34) formée dans un carter (30) et un orifice de refoulement d'huile (39) s'ouvrant sur une partie de fond de la chambre de manivelle (34) ménagée dans le carter (30), caractérisée en ce qu'une distance entre une périphérie extérieure d'un bras de vilebrequin (38a) situé sur le vilebrequin (38) et une surface intérieure inférieure du carter (30), considérée dans le sens de rotation (40) du vilebrequin (38) et s'étendant à partir de l'orifice de refoulement d'huile (39) sur une distance définie vers un côté aval, est réglée de façon à être plus courte qu'une distance entre la périphérie extérieure du bras de vilebrequin (38a) et une autre surface intérieure inférieure du carter (30), considérée dans le sens de rotation (40) du vilebrequin (38) à partir de l'orifice de refoulement d'huile (39) vers un côté amont. 2. Structure de lubrification pour un moteur à quatre temps selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente une partie à renflement (30a), renflée vers l'extérieur d'un côté amont de l'orifice de refoulement d'huile (39), considéré dans le sens de rotation (40) du vilebrequin (38), ménagée dans le carter (30), et un arbre d'équilibrage (42) tournant autour d'un axe parallèle auivilebrequin (38) et logé dans une chambre d'arbre d'équilibrage (41) formée à l'intérieur de la partie à renflement (30a) à travers l'intérieur de la chambre de manivelle (34). 3. Structure de lubrification pour un moteur à quatre temps selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'un bord d'ouverture aval (39a) de l'orifice de refoulement d'huile (39), considéré dans le sens de rotation (40) du vilebrequin (38), est configuré en forme d'arête de couteau entre une surface incurvée (42) tournée vers la périphérie extérieure du bras de vilebrequin (38a) et une surface plate (53) s'étendant tangentiellement au bras de vilebrequin (38a), au moins sur une partie correspondant au bras de vilebrequin (38a).