Brevet FR2815380A1 — publié le 20020419

"Moteur à combustion comprenant un dispositif d'équilibrage" L'invention propose un moteur à combustion comprenant un dispositif d'équilibre. L'invention propose plus particulièrement un moteur à combustion qui comprend un dispositif d'équilibrage dont la position par rapport au carter est réglable. Les moteurs à combustion comportent un vilebrequin qui est destiné à transformer la force du piston transmise par la bielle en une force circulaire de façon à produire un couple de rotation qu'il transmet au volant moteur et à l'embrayage. Pour ce faire, le vilebrequin comporte des tourillons qui sont alignés longitudinalement et qui lui permettent de reposer sur des paliers du carter du moteur. Le vilebrequin comporte aussi des manetons sur lesquels viennent s'articuler les bielles. Les tourillons et les manetons sont reliés les uns aux autres par des flasques appelés bras de manivelle. Les masses qui composent le vilebrequin ne sont pas uniformément réparties autour de son axe de rotation longitudinal. Lorsqu'il est entraîné en rotation autour de son axe longitudinal qui correspond à l'axe des tourillons, le vilebrequin provoque des forces centrifuges et des couples qui sont obliques par rapport à l'axe de rotation longitudinal et qui provoquent des vibrations importantes du carter. Les vibrations sont préjudi- ciables à la durée de vie, notamment du vilebrequin et du carter du moteur, ainsi qu'au confort des passagers du véhicule. Pour résoudre ces problèmes, il est connu d'équilibrer le vilebrequin par un dispositif d'équilibrage de façon à éviter la production des couples obliques. Pour ce faire, le dispositif d'équilibrage peut comporter un ou plusieurs arbres d'équilibrage montés en rotation autour d'un axe longitudinal. L'arbre d'équilibrage est entraîné en rotation, par exemple par une roue dentée d'entraînement qui engrène avec la denture d'une roue dentée menante du vilebrequin. La forme de l'arbre d'équilibrage ainsi que la répartition de sa masse par rapport à son axe de rotation longitudinal permettent, lors de sa rotation, de produire des couples qui sont opposés à ceux produits par la rotation du vilebrequin, de façon à minimiser les vibrations du moteur. Pour assurer une bonne qualité de l'entraînement entre le pignon d'entraînement de l'arbre d'équilibrage et le pignon menant du vilebrequin, il est indispensable de maîtriser avec une grande précision l'entraxe existant entre les axes de rotation du vilebrequin et de l'arbre d'équilibrage. Ceci permet d'optimiser la durée de vie du dispositif, ainsi que de minimiser la production de bruit et des vibrations. De manière générale, les logements du vilebrequin et de l'arbre d'équilibrage sont réalisés dans deux pièces différentes qui sont le carter du moteur et un support de l'arbre d'équilibrage. Il est alors nécessaire que leur position soit maîtrisée de façon précise. Pour ce faire, il existe plusieurs solutions. La maîtrise des positions du vilebrequin et de l'arbre d'équilibrage peut être obtenue par des tolérances de fabrication très réduites du carter du moteur et du support de l'arbre d'équilibrage. Cependant, une telle solution présente un coût de fabrication très élevé. Une possibilité consiste à apparier les pièces de façon que l'entraxe du vilebrequin et de l'arbre d'équilibrage corresponde à l'entraxe optimal. Cette solution nécessite une mesure précise de la géométrie de chaque pièce fabriquée, ainsi que l'organisation d'une traçabilité rigoureuse sur chacune des pièces comportant l'assemblage. L'ensemble de ces contraintes provoque un surcoût de la fabrication du moteur, de plus, il est impossible de remplacer séparément l'un des composants en cas de défaillance. Une autre solution consiste à offrir une'possibilité de réglage de la position du dispositif d'équilibrage par rapport au carter. Pour ce faire, il est connu d'ajuster la position de l'arbre d'équilibrage par rapport au vilebrequin selon une composante perpendiculaire au plan d'appui du dispositif d'équilibrage sur le carter du moteur. Dans ce but, des cales de réglage sont interposées entre le carter et le dispositif d'équilibrage de façon à régler l'entraxe du vilebrequin et de l'arbre d'équilibrage. Cependant, il est nécessaire d'ajuster le nombre et/ou la dimension des cales en fonction des dimensions de chaque paire formée par le carter du moteur et le dispositif d'équilibrage. Cela augmente fortement le temps d'assemblage du moteur ainsi que son coût de fabrication. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un moteur à combustion du type qui comporte un carter qui loge notamment un vilebrequin monté à rotation autour d'un premier axe longitudinal, et qui comporte un dispositif d'équilibrage, fixé sur une face de liaison du carter, qui comprend au moins un arbre d'équilibrage du vilebrequin monté à rotation autour d'un second axe longitudinal, du type dans lequel la position du dispositif d'équilibrage par rapport au carter est réglable de façon, lors de l'assemblage, à régler la distance entre le premier et le second axe de rotation, caractérisé en ce que le réglage de la position du dispositif d'équilibrage par rapport au carter est obtenu par translation du dispositif d'équilibrage par rapport au carter selon un plan parallèle à la face de liaison. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le dispositif d'équilibrage est guidé en translation transversale par rapport au carter par une liaison à glissière d'orientation transversale sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale des premier et second axes ; - la liaison à glissière comporte au moins un pion fixé sur le dispositif d'équilibrage, ou sur le carter, qui coopère avec des moyens de guidage complémentaires réalisés dans le carter, ou le dispositif d'équilibrage respectivement ; - les moyens de guidage comportent une rainure d'orientation transversale formée dans la face de liaison du carter, ou dans une face de fixation du dispositif d'équilibrage ; - les moyens de guidage comportent au moins un trou oblong d'orientation transversale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective partielle d'un vilebrequin auquel est raccordé un piston par l'intermédiaire d'une bielle ; - la figure 2 est une vue schématique axiale en bout d'un moteur à combustion comprenant un carter et un dispositif d'équilibrage du vilebrequin ; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un moteur à combustion dont la position du dispositif d'équilibrage par rapport au carter est réglable conformément à l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective du dispositif d'équilibrage du vilebrequin selon une variante de réalisation. La figure 1 représente en perspective éclatée un vilebrequin 10. Le vilebrequin 10 est constitué de tourillons 12 et de manetons 14 qui sont reliés entre eux par des flasques 16. Les tourillons 12 permettent au vilebrequin 10 de reposer sur des paliers, non représentés, du carter du moteur pour le guider en rotation autour d'un axe A1 d'orientation longitudinale. Les manetons 14 reçoivent chacun à rotation une tête de bielle 18, dont une seule est représentée à la figure 1, de façon à transformer le mouvement de translation des pistons à l'intérieur des cylindres du moteur, en un mouvement de rotation du vilebrequin 10. Conformément à la figure 2, le vilebrequin 10 est monté à rotation dans un carter 20 d'un moteur à combustion 22. Le moteur 22 comporte aussi un dispositif 24 d'équilibrage du vilebrequin 10 Le carter 20 comporte une face, ici inférieure, de liaison 26 sur laquelle est fixée une face 28 supérieure de fixation d'un dispositif 24 d'équilibrage. Conformément aux figures 2 et 3 les faces de liaison 26 et de fixation 28 sont sensiblement perpendiculaires aux axes A3 des cylindres du moteur 22. Selon une variante, les faces de liaison 26 et de fixation 28 peuvent être inclinées par rapport aux axes A3. Le dispositif 24 d'équilibrage du vilebrequin 10 permet de réduire au maximum les contraintes et les vibrations provoquées par les mouvements alternatifs et rotatifs de l'ensemble (bielle, piston, axe piston et vilebrequin 10). Le dispositif 24 d'équilibrage comporte au moins un arbre 30 d'équilibrage, monté à rotation autour d'un second axe longitudinal A2, dont la forme permet, lors de sa rotation de produire des efforts et des couples qui s'opposent à ceux produits par la rotation du vilebrequin 10 pour l'équilibrer de façon notamment à minimiser les vibrations du carter 20. La figure 3 représente un arbre 30 qui comporte des variations de diamètre ainsi que des zones tronquées qui s'étendent longitudinalement le long de l'axe A2. Une roue dentée 32 menante fixée, par exemple, à l'une des extrémités du vilebrequin 10 engrène avec une roue dentée 34 d'entraînement solidaire en rotation de l'arbre 30 d'équilibrage. Ainsi, la rotation du vilebrequin 10 et de l'arbre 30 d'équilibrage sont synchronisées. De façon à assurer un entraînement optimal entre les roues dentées 32 et 34, et à minimiser la production de vibrations et de bruits, ainsi que la fatigue des matériaux, il est nécessaire de maîtriser avec une grande précision l'entraxe E-entre l'axe A1 de rotation du vilebrequin 10 et l'axe A2 de rotation de l'arbre 30 d'équilibrage. L'invention propose un moteur à combustion 10 qui permet un réglage simple, rapide et précis de l'entraxe E par translation du dispositif 24 d'équilibrage par rapport au carter 20 selon un plan parallèle à la face inférieure de liaison 26. En effet, conformément à la figure 3, le dispositif 24 d'équilibrage est guidé en translation par rapport au carter 20 par exemple par une liaison à glissière 36 d'orientation transversale qui est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale des axes A1 et A2 de rotation du vilebrequin 10 et de l'arbre 30 d'équilibrage respectivement. La liaison glissière 36 comporte ici deux pions 38 qui sont fixés dans la face de liaison 26 du carter 20 et qui coopèrent avec des moyens de guidage complémentaires réalisés dans la face de fixation 28 du dispositif 24 d'équilibrage. Les pions 38 peuvent être fixés à la face de liaison 26, par exemple, par un procédé tel que le soudage ou par un montage serré. Les pions 38 peuvent aussi être réalisés en une seule pièce avec le carter 20. Les moyens de guidage complémentaires peuvent comporter une rainure 40 d'orientation transversale, conformément à la figure 3, ou des trous oblongs 42 d'orientation transversale, conformément à la figure 4. Une telle réalisation n'est pas limitative. En effet, le dispositif 24 d'équilibrage peut comporter des pions, et des moyens de guidage complémentaires peuvent être réalisés dans la face de liaison 26 du carter 20. Ainsi, lors de l'assemblage du moteur 22, la face de fixation 28 du dispositif 24 d'équilibrage est mise en contact avec la face de liaison 26 du carter 20 de façon que les pions 38 coopèrent avec les moyens de guidage complémentaires. Puis la position transversale du dispositif 24 d'équilibrage par rapport au carter 20 est réglée de façon que la distance entre- les axes A1 et A2 de rotation du vilebrequin 10 et de l'arbre d'équilibrage 30 respectivement corresponde précisément à l'entraxe E. Le carter 20 et le dispositif 24 d'équilibrage sont ensuite fixés l'un à l'autre par les moyens non représentés. Selon une variation le dispositif d'équilibrage comporte plusieurs arbres d'équilibrage. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion (22) du type qui comporte un carter (20) qui loge notamment un vilebrequin (10) monté à rotation autour d'un premier axe (A1) longitudinal, et qui comporte un dispositif d'équilibrage (24), fixé sur une face de liaison (26) du carter (20), qui comprend au moins un arbre (30) d'équilibrage du vilebrequin (10) monté à rotation autour d'un second axe (A2) longitudinal, du type dans lequel la position du dispositif (24) d'équilibrage par rapport au carter (20) est réglable de façon, lors de l'assemblage, à régler la distance entre le premier et le second axe (A1, A2) de rotation, caractérisé en ce que le réglage de la position du dispositif (24) d'équilibrage par rapport au carter (20) est obtenu par translation du dispositif (24) d'équilibrage par rapport au carter (20) selon un plan parallèle à la face de liaison (26). 2. Moteur à combustion (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (24) d'équilibrage est guidé en translation transversale par rapport au carter (20) par une liaison à glissière (36) d'orientation transversale sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale des premier et second axes (A1, A2). 3. Moteur à combustion (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la liaison à glissière (36) comporte au moins un pion (38) fixé sur le dispositif (24) d'équilibrage, ou sur le carter (20), qui coopère avec des moyens de guidage complémentaires réalisés dans le carter (20), ou le dispositif (24) d'équilibrage respectivement. 4. Moteur à combustion (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent une rainure (40) d'orientation transversale formée dans la face de liaison (26) du carter (20), ou dans une face de fixation (28) du dispositif (24) d'équilibrage. 5. Moteur à combustion (22) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent au moins un trou oblong (42) d'orientation transversale.