Brevet FR2889864A1 — publié le 20070223

BIELLE POUR MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001 La présente invention concerne une bielle pour moteur de véhicule automobile. 2] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la réduction des émissions de gaz carbonique dans les moteurs à 5 combustion interne des véhicules automobiles. 3] Les contraintes liées à la protection de l'environnement, concernant notamment les gaz à effet de serre, imposent aux constructeurs automobiles de réduire les émissions de gaz carbonique (CO2). 4] Une des solutions pour limiter ces émissions est d'augmenter le rendement io des moteurs à combustion interne, en particulier le rendement thermodynamique. Ce rendement étant plus spécialement fonction de la charge du moteur, son augmentation peut être obtenue via la variation du rapport volumétrique du moteur. 5] Différents dispositifs ont été proposés dans l'état de la technique pour réaliser une variation de rapport volumétrique par la mise en ceuvre de systèmes mécaniques pilotés par un ou plusieurs actionneurs. On peut citer en ce sens la demande de brevet allemand n 27 53 563 et la demande internationale WO 98/13581. 6] Un inconvénient de ces dispositifs connus est qu'ils rajoutent des éléments mécaniques supplémentaires, ce qui génère des problèmes de coût, 20 d'encombrement et de diminution de rendement mécanique. 7] Un autre inconvénient de ces dispositifs est qu'ils exigent de pouvoir disposer d'actionneurs dont le cahier des charges est très sévère car ils doivent déplacer des éléments mécaniques massifs sur lesquels peuvent s'exercer des efforts importants dans des temps très courts et sur de longues courses, en particulier lors de variations rapides de la charge du moteur. 8] En effet, l'intérêt d'un taux variable est d'augmenter le rendement lorsque le moteur n'est pas utilisé à pleine puissance, en charge partielle, via l'augmentation du rapport volumétrique. Par contre, celui-ci doit être réduit lorsque le moteur est utilisé à pleine charge, sous peine de destruction mécanique. Or, la variation de charge du moteur peut être très rapide puisqu'elle correspond à la vitesse à laquelle le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur. 9] Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer une bielle pour moteur de véhicule automobile qui serait de constitution simple, peu encombrante et de faible coût, et qui permettrait de s'adapter instantanément aux variations de charge du moteur. 0] La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ladite bielle comprend des moyens de déformation axiale constitués, d'une part, de moyens de déformation réversible en compression et, d'autre part, un moyen de limitation de déformation en traction. 1] Ainsi, la bielle conforme à l'invention présente une raideur axiale dissymétrique. Sa raideur en traction est très importante afin de maîtriser la position du piston au point mort haut lorsque les efforts d'inertie sont prépondérants sur les efforts des gaz (point mort haut croisement). A l'inverse, sa raideur en compression est faible, mais ajustable, afin d'être raccourcie lorsque les efforts des gaz l'emportent sur les efforts d'inertie (point mort haut combustion), ce raccourcissement générant une baisse du rapport volumétrique, conformément à l'effet recherché. 2] La bielle selon l'invention présente également d'autres avantages: - Elle constitue la seule pièce mécanique qui doit être modifiée, sans impact sur les autres composants existants, tels que le piston ou le vilebrequin. - La bielle fonctionnant en auto-régulation, aucun système de commande n'est nécessaire car la variation de taux est directement pilotée par la pression dans le cylindre. - Ce système de bielle peut réagir instantanément puisque directement piloté par la pression dans le cylindre. - Le rendement d'un moteur à combustion interne essence peut être augmenté à charge partielle. - Le démarrage d'un moteur à combustion interne diesel nécessitant un fort taux peut être obtenu sans pénaliser les fortes charges (limitation de la pression maximum dans le cylindre, amélioration de la combustion sous contrainte de dépollution). 3] Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens de déformation réversible en compression comprennent: - un moyen de guidage axial solidaire du pied de bielle, - un moyen de coulissement axial portant la tête de bielle et apte à coulisser le long dudit moyen de guidage axial, - un moyen élastique de liaison entre la tête et le pied de bielle, et ledit moyen de limitation de déformation en traction comprend une butée en traction dudit moyen de coulissement axial, aménagée sur le pied de bielle. 4] Dans une variante de ce mode de réalisation, le moyen de guide axial est solidaire de la tête de bielle, le moyen de coulissement axial porte le pied de bielle et la butée en traction est aménagée sur la tête le pied de bielle, [0015] Comme on le verra en détail plus loin, deux formes de réalisation du moyen élastique de liaison sont prévues par l'invention. 6] Selon une première forme, ledit moyen élastique de liaison est constitué par un ressort. 7] Selon une deuxième forme, ledit moyen élastique de liaison est constitué par une enveloppe déformable élastiquement, intégrée à la bielle. Dans ce cas, aucune pièce supplémentaire n'est nécessaire, la déformation élastique étant réalisée par la structure de la bielle ellemême. 8] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. 9] La figure 1 a est une vue de côté d'un premier mode de réalisation de la bielle conforme à l'invention en position de compression. 0] La figure 1 b est une vue de côté de la bielle de la figure 1 a en position de traction. 1] La figure 2a est une vue de côté d'un deuxième mode de réalisation de la 15 bielle conforme à l'invention en position de compression. 2] La figure 2b est une vue de côté de la bielle de la figure 2a en position de traction. 3] La figure 3a est une vue de côté d'un troisième mode de réalisation de la bielle conforme à l'invention en position de compression. 4] La figure 3b est une vue de côté de la bielle de la figure 3a en position de traction. 5] La figure 4a est une vue de côté d'un quatrième mode de réalisation de la bielle conforme à l'invention en position de compression. 6] La figure 4b est une vue de côté de la bielle de la figure 4a en position de traction. 7] Sur l'ensemble des figures 1 a et 1 b est représenté un premier mode de réalisation d'une bielle 10 pour moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant, d'une manière générale, des moyens de déformation selon l'axe A-A passant par la tête 11 et le pied 12 de bielle. 8] Parmi ces moyens, on distingue des moyens de déformation réversible en compression présentant une faible raideur et un moyen de limitation de déformation en traction. 9] Comme on peut le voir sur les figures 1 a et 1 b, les moyens de déformation réversible en compression comprennent un moyen 121 de guidage axial solidaire du pied 12 de bielle sur lequel peut coulisser un moyen 111 de coulissement portant la tête 11 de bielle. 0] Entre la tête 11 et le pied 12 de bielle est disposé un moyen élastique de liaison qui, dans l'exemple de réalisation des figures la et 1 b, est constitué par un ressort 20 réalisé par un empilement alterné de rondelles 21 de forme tronconique, dites rondelles belleville , dont l'élasticité d'ensemble est conférée par leur aptitude à s'écraser réversiblement les unes contre les autres. 1] Lorsque l'effort exercé par les gaz est supérieur à celui des forces d'inertie (cas illustré figure 1 a), en position point mort haut combustion, la bielle 10 subit une compression et peut se déformer en rapprochant la tête 11 du pied 12 par écrasement du ressort 20 de rondelles 21. On réalise alors une diminution du rapport volumétrique. 2] D'autre part, une butée 122 de traction est aménagée sur le pied 12 afin de limiter la déformation en traction de la bielle par une limitation de la course du moyen 111 de coulissement lors du retour à sa position initiale non comprimée lorsque les efforts d'inertie sont supérieurs à ceux des gaz (cas illustré figure 1 b). Au-delà de cette butée, la bielle 10 présente une raideur élevée obtenue par le choix d'un matériau approprié pour le moyen 111 de coulissement. 3] Enfin, on notera sur les figures 1 a et 1 b la présence d'un moyen de limitation de déformation en compression formé par une deuxième butée 123 aménagée sur le pied 12 de la bielle 10. 4] Les figures 2a et 2b représentent une variante du mode de réalisation des figures la et 1 b dans laquelle ledit moyen élastique de liaison est constitué par un ressort 20' à spires enfermé à l'intérieur du moyen 111' de coulissement formant logement pour le ressort 20'. Comme dans le cas des figures 1 a et 1 b, la figure 2a io représente la position en compression (efforts des gaz supérieurs à l'effort d'inertie) et la figure 2b représente la position en traction [0035] L'élément 13 d'assemblage peut avantageusement être utilisé pour fixer en une seule fois le moyen 111' de coulissement et le moyen 121' de guidage axial sur le corps du pied 12. 6] On remarquera sur les figures 1 a à 2b que la limitation de déformation en compression peut non seulement être obtenue aux moyens des butées 123 et 123', mais également par écrasement complet des rondelles 21 ou par compression complète des spires du ressort 20'. 7] Enfin, dans un autre variante, non représentée, le ressort peut être réalisé à partir d'un élément en élastomère. Dans ce cas également, la butée axiale en compression est soit mécanique, soit liée à la limite en compression de l'élément élastomère lui-même. Ce dernier est alors encapsulé complètement dans la bielle, le volume ainsi généré empêchant l'élastomère de se comprimer. 8] Par ailleurs, il doit être souligné qu'un ressort de type élastomère ou à spires pourrait également être utilisé pour la variante ressort externe illustrée aux figures la et 1 b et que de même, la variante avec ressort interne illustrée aux figures 2a et 2b peut être réalisée avec un ressort constitué par un empilement de rondelles belleville . 9] Les figures 3a et 3b montrent une autre réalisation possible de la bielle conforme à l'invention selon laquelle ledit moyen élastique de liaison est constitué par une enveloppe 20" déformable élastiquement intégrée à la bielle 10". Les élément homologues à ceux des figures précédentes portent les mêmes références numériques affectées de l'indice seconde " [0040] Les figures 4a et 4b illustrent une variante des figures 3a et 3b dans laquelle le moyen 111 de coulissement est assemblé à l'enveloppe déformable 20 par soudage, vissage, etc. Les élément homologues à ceux des figures précédentes portent les mêmes références numériques affectées de l'indice tierce " . i0 REVENDICATIONS 1. Bielle pour moteur de véhicule automobile, caractérisée en ce que ladite bielle (10) comprend des moyens de déformation axiale constitués, d'une part, de moyens (121, 111, 20) de déformation réversible en compression et, d'autre part, un moyen (122) de limitation de déformation en traction. 2. Bielle selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de déformation réversible en compression comprennent: - un moyen (121) de guidage axial solidaire du pied (12) de bielle, io - un moyen (111) de coulissement axial portant la tête (11) de bielle et apte à coulisser le long dudit moyen (121) de guidage axial, - un moyen élastique (20) de liaison entre la tête (11) et le pied (12) de bielle, et - en ce que ledit moyen de limitation de déformation en traction comprend une butée (122) en traction dudit moyen (111) de coulissement axial, aménagée sur le pied (12) de bielle. 3. Bielle selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit moyen élastique de liaison est constitué par une enveloppe (20") déformable élastiquement, intégrée à la bielle (10). 4. Bielle selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit moyen élastique de liaison est constitué par un ressort. 5. Bielle selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit ressort est un ressort (20) à rondelles empilées. 6. Bielle selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit ressort est un ressort (20') à spires. s 7. Bielle selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit ressort est un élément en élastomère. 8. Bielle selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen (123) de limitation de déformation en compression. 9. Bielle selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit moyen de lo limitation de déformation en compression comprend une butée (123) en compression aménagée sur le pied (12) de bielle 10. Bielle selon la revendication 8 et l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que ledit moyen de limitation de déformation en compression est constitué par ledit ressort (20).