Brevet FR2897125A1 — publié le 20070810

Bielles pour moteur à combustion interne et moteur combustion interne équipé de telles bielles. [0001] L'invention concerne le domaine des moteurs thermiques, notamment des moteurs thermiques pour véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention a pour objet un nouveau type de bielles particulièrement adaptées à des architectures moteurs selon lesquelles les cylindres sont disposés selon deux bancs parallèles, de part et d'autre d'un plan de symétrie du vilebrequin. [0002] Un moteur à combustion interne comprend au moins un cylindre dans lequel un piston effectue un mouvement de va-et-vient. Ce mouvement rectiligne alternatif est transformé en un mouvement rotatif par l'intermédiaire d'une bielle et d'un vilebrequin. Plus précisément, le vilebrequin comprend des tourillons portés par des paliers et des manetons sur lesquels tourillonnent les têtes de bielle. L'axe du cylindre doit être disposé perpendiculairement à la ligne d'arbre définie par les centres des paliers portant les tourillons. [0003] Si le moteur comporte plusieurs cylindres, ce qui est le cas notamment pour les véhicules automobiles, ceux-ci doivent donc être agencés les uns par rapport aux autres pour préserver cet alignement. Le cas le plus simple est celui d'une disposition en ligne Dans ce cas, un maneton est associé à chaque bielle. Avec une telle architecture en ligne, la longueur du moteur augmente avec le nombre de cylindres. [0004] Dès lors, lorsque le volume disponible est limité, l'augmentation du nombre de cylindres peut être réalisée en maintenant une longueur de moteur relativement réduite en disposant les cylindres selon deux bancs parallèles, à plat ou formant avec la ligne d'arbre un V, écarté selon un angle par exemple à 60 ou 90 . Dans ce cas, les bielles de deux cylindres se faisant face sont implantées sur un même maneton. Les bielles étant mises cote à cotes, les deux bancs se doivent donc d'être quelque peu décalés. De ce fait, la longueur totale du moteur n'est pas rigoureusement divisée par deux et à cylindrées identiques, un moteur de 6 cylindres en V a une longueur supérieure à celle d'un moteur homologue disposant d'un nombre de cylindres réduit de moitié, alors que la largeur du moteur est plus que doublée, d'où un encombrement total beaucoup plus important. [0005] Or, en dehors du moteur proprement dit, le compartiment moteur doit de plus loger un grand nombre d'accessoires dont le nombre tend à se multiplier avec les véhicules modernes, comme par exemple la direction assistée, la climatisation ou la chaîne de traction hybride électrique/moteur thermique. De plus, pour minimiser la dangerosité d'un choc avec un piéton, une zone vide doit être préservée entre le capot et les différents éléments solides tels le moteur. [0006] Il serait ainsi souhaitable de réduire l'encombrement d'un moteur dont les cylindres sont disposés en V. [0007] Selon l'invention, ce but est atteint par l'utilisation de bielles qui permettent de disposer les cylindres opposés selon un même plan de sorte que l'encombrement longitudinal du moteur est réduit. [0008] Selon un premier aspect, l'invention a ainsi pour objet une bielle, notamment une bielle pour moteur thermique, comportant un corps, un pied formant un palier pour un axe de piston et une tête formant un palier pour un maneton de vilebrequin et comportant une échancrure creusée dans l'épaisseur de la tête. [0009] Deux bielles peuvent ainsi être associées de sorte que la surface périphérique d'une tête de bielle associée à un premier cylindre vienne s'appuyer sur la surface périphérique d'une tête de bielle associée à un cylindre opposé, formant ainsi un ensemble composite s'apparentant à une bielle hybride avec deux demi-têtes et deux pieds indépendants. [0010] Selon un second aspect, l'invention a aussi pour objet un moteur thermique équipé de bielles selon l'invention, et plus précisément un moteur thermique dont le bloc moteur comporte deux bancs de deux cylindres ou plus, arrangés à plat ou en V, le mouvement alternatif rectiligne des pistons guidés dans les cylindres étant transmis au moyen de bielles à un vilebrequin, les bielles de deux pistons se faisant face étant associés à un maneton commun, chaque tête de bielle comportant une échancrure creusée dans son épaisseur, de sorte que les deux bielles se chevauchent au niveau du maneton commun. [0011] D'autres caractéristiques et détails avantageux de l'invention sont exposés dans la description faite ci-après en référence aux dessins annexés. [0012] La figure 1 est une vue générale en perspective d'une bielle selon un exemple de réalisation de l'invention. [0013] La figure 2 présente, en vue de côté, la bielle de la figure 1. [0014] La figure 3 est une vue générale en perspective d'un ensemble de deux bielles selon l'invention associées. [0015] La figure 4 est une perspective isométrique présentant l'ensemble de deux têtes illustré à la figure 3 monté sur un vilebrequin d'un moteur de 8 cylindres en V. [0016] La figure 5 est un schéma d'un vilebrequin avec deux bielles décalées par maneton, selon l'art antérieur. [0017] La figure 6 est un schéma représentant la position des cylindres d'un même banc pour un montage avec le vilebrequin représenté figure 5. [0018] La figure 7 est un schéma analogue au schéma de la figure 5, mais avec cette fois des bielles se chevauchant selon l'invention. [0019] La figure 1 présente une vue en perspective d'une bielle conforme à un mode de réalisation de l'invention, particulièrement adaptée pour des moteurs thermique tels que des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. [0020] La bielle comporte de façon classique un corps 1, essentiellement oblong et deux extrémités formant des paliers. Par convention, l'extrémité de la bielle destinée à recevoir un axe d'articulation d'un piston est nommée le pied de bielle 2, et l'extrémité opposée, destinée à recevoir le maneton d'un vilebrequin, la tête de bielle 3. [0021] Conformément à l'invention, la tête de bielle 3 comporte une échancrure 4 de sorte que la paroi périphérique interne 5 de la tête de bielle (par convention, nous désignerons par la suite par côté interne, la face tournée vers l'échancrure et externe, la face opposée) est essentiellement dans le plan médian transversal du corps de bielle 1. [0022] Dans le cas ici représenté, et comme il est plus particulièrement visible sur la vue de coté proposé à la figure 2, la paroi périphérique externe 6 de la tête de bielle est essentiellement dans le prolongement du pied de bielle, le corps 1 étant pour sa part légèrement moins épais ; la paroi externe du corps étant dans le prolongement du plan médian de la tête de bielle comme illustré par les flèches AA. L'homme de l'art comprendra aisément qu'il s'agit là d'une variante de réalisation et qu'il convient notamment d'adapter au cas par cas. [0023] Avantageusement, la paroi périphérique interne 5 de la tête de bielle reçoit un traitement anti-friction. Sans que ces exemples doivent être considérés comme limitatifs, ce traitement est par exemple un chromage dur, une nitruration ou un dépôt de carbone, c'est-à-dire des traitement compatibles avec des pièces en acier. [0024] Le pied 2 et la tête 3 sont munis de perçages 7 et 8 pour lubrifier les paliers. A noter que ces perçages sont plus particulièrement utiles dans le cas d'axes de pistons montés flottants avec des pieds de bielles bagués comme dans le cas ici représenté. Par contre, si l'axe de piston est monté serré dans le pied de bielle, il n'est normalement pas prévu de moyens de lubrification à ce niveau. De plus un perçage 9 permet la lubrification de la paroi périphérique interne 5 de la tête de bielle. [0025] L'échancrure au niveau de la tête de bielle permet d'associer deux bielles deux à deux sans décalage, comme illustré à la figure 3. Sur cette figure 3 sont représentées deux bielles selon l'invention mises bout à bout. Par rapport à une bielle conventionnelle de moteur à combustion, la tête de bielle apparaît constituée par l'ensemble des deux demi-têtes de chaque bielle, formant un ensemble hybride à une tête et deux pieds. Plus important, le plan médian de cet ensemble hybride passe par la surface de contact des parois périphériques internes des deux bielles, autrement dit les deux bielles peuvent être associées sur un même maneton sans aucun décalage des pistons associés comme illustré sur la figure 4 où on a représenté, selon une perspective isométrique un ensemble de deux bielles selon l'invention, montées sur un maneton commun en se chevauchant, pour un moteur de 8 cylindres en V. [0026] L'avantage de cette disposition ressort plus particulièrement des calculs comparatifs faits ci-après. [0027] Considérons un moteur constitué par huit cylindres, disposés en V avec un angle de 90 , en supposant que les cylindres sont en fonte, non chemisés, et d'un alésage de 90mm. La figure 5 est le schéma du vilebrequin illustrant l'encombrement des différents éléments. [0028] En disposant les cylindres selon une architecture classique avec deux bielles décalées sur un même maneton et un vilebrequin plat, on calcule aisément d'après le schéma de vilebrequin de la figure 5, que si chaque bielle à une épaisseur de 25 mm, des bras de 15 mm et si les tourillons du vilebrequin ont une largeur de 30 mm, alors l'entraxe entre cylindres doit être de 110 mm, ce qui conduit à un interfût de 20 mm comme illustré sur le schéma de la figure 5. Soit pour chaque banc de 4 cylindres une longueur totale de 530 mm du point A au point B en tenant compte des tourillons d'extrémité. [0029] Comme illustré figure 6, en utilisant des bielles selon l'invention et en portant la largeur des tourillons à 40 mm, l'entraxe entre cylindres peut être réduit à 95mm (l'augmentation de la largeur des tourillons est nécessaire, les cylindres ne pouvant se chevaucher, ni même se toucher, un interfût minimum devant être imposé, ne serait-ce que pour des questions de faisabilité au niveau de la fonte du bloc moteur) ce qui ramène la longueur totale du point A au point B à 490 mm (dans l'hypothèse de tourillons d'extrémité également de 40 mm de long, un gain de 20 mm pouvant être encore réalisé si on utilise pour les extrémités des tourillons de seulement 30 mm de long. [0030] Non seulement le moteur est moins encombrant mais la réduction de l'interfût permet des gains de matériau et donc une réduction des coûts de fonderie. Revendications 1. Bielle notamment pour moteur thermique comportant un corps, un pied formant un palier pour un axe de piston et une tête formant un palier pour un maneton de vilebrequin, caractérisée en ce que la tête de bielle comporte une échancrure creusée dans son épaisseur. 2. Bielle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface périphérique de la partie échancrée de la bielle est munie d'un revêtement anti-friction. 3. Bielle selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit revêtement antifriction est obtenu par un traitement de surface constitué par un chromage dur, un nitruration ou un dépôt de carbone. 3. Bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte de plus au moins un perçage débouchant au niveau de la surface périphérique de la partie échancrée de la bielle. 4. Ensemble composite constitué de deux bielles selon l'une quelconque des revendications précédentes, les surfaces périphériques de chacune des deux têtes de bielles étant en contact mutuel. 5. Moteur thermique dont le bloc moteur comporte deux bancs de deux cylindres ou plus, arrangés à plat ou en V, le mouvement alternatif rectiligne des pistons guidés dans les cylindres étant transmis au moyen de bielles à un vilebrequin, les bielles de deux pistons se faisant face étant associés à un maneton commun, caractérisé en ce que chaque tête de bielle comporte une échancrure creusée dans son épaisseur, de sorte que les deux bielles se chevauchent au niveau du maneton commun.