Brevet FR2896535A1 — publié le 20070727

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT ET DE LUBRIFICATION PAR PROJECTION D'HUILE POUR MOTEUR A RAPPORT VOLUMETRIQUE VARIABLE La présente invention a pour objet un dispositif qui permet de refroidir le piston et de lubrifier le système d'engrenage d'un moteur à rapport volumétrique variable. On connaît, d'après les brevets internationaux W098/51911, W000/31377, 10 W003/008783 appartenant au demandeur, différents dispositifs mécaniques pour moteur à rapport volumétrique variable. On remarque que le brevet international WO98/51911 au nom du demandeur décrit un dispositif servant à améliorer le rendement global des moteurs à 15 combustion interne à pistons utilisés à charge et régime variables par adaptation en marche de leur cylindrée effective et/ou de leur rapport volumétrique. On constate que selon les brevets internationaux W000/31377 et WO03/008783 au nom du demandeur le dispositif de transmission mécanique pour moteur à 20 rapport volumétrique variable comprend au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston qui est solidaire, dans sa partie inférieure, d'un organe de transmission coopérant d'une part au moyen d'une crémaillère de faible dimension avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre part au moyen d'une autre crémaillère de forte dimension avec une roue dentée solidaire d'une 25 bielle, ceci permettant de réaliser la transmission du mouvement entre ledit piston et ladite bielle. Ledit dispositif de transmission mécanique pour moteur à rapport volumétrique variable comprend également au moins une crémaillère de commande coopérant 30 avec la roue dentée, des moyens de fixation du piston sur l'organe de transmission qui offrent une précontrainte de serrage, des moyens de liaison qui permettent de rigidifier les dents des crémaillères, et des moyens de renforcement et d'allègement de la structure de la roue dentée. 35 On note que le piston du moteur à rapport volumétrique variable possède une forme particulière qui diffère de celle des pistons des moteurs conventionnels. Il est connu de l'homme de l'art que les moteurs à rapport volumétrique variable, quel qu'en soit le principe mécanique, sont destinés à être suralimentés par un 40 turbo compresseur ou par tout autre moyen de suralimentation dans bon nombre d'applications. Le moteur à rapport volumétrique variable décrit par les brevets précités trouve également tout son intérêt lorsqu'il est couplé à un dispositif de suralimentation : 45 cela lui permet de délivrer un couple et une puissance spécifiques élevés et de remplacer un moteur conventionnel atmosphérique de cylindrée supérieure. Cette stratégie permet de réduire la consommation des véhicules sans en réduire les performances.5 L'un des problèmes posés par les moteurs suralimentés est la maîtrise de la température des pistons qui reçoivent une quantité de chaleur d'autant plus élevée que la pression de suralimentation est élevée. Pour remédier à ce problème, les pistons des moteurs conventionnels suralimentés sont en général refroidis par des injecteurs d'huile qui projettent de l'huile sous la calotte desdits pistons. On note qu'aucun des brevets appartenant au demandeur ne fait état d'un dispositif destiné à refroidir le ou les piston(s) du moteur à rapport volumétrique variable, pourtant, en l'absence d'un tel dispositif, ledit ou lesdits piston(s) dudit moteur encour(en)t le risque d'atteindre une température de fonctionnement trop élevée pouvant conduire à leur destruction. On observe également que le moteur à rapport volumétrique variable comporte un système d'engrenage pour transmettre la puissance et assurer son guidage qui n'existe pas dans les moteurs conventionnels. Ledit système d'engrenage est constitué de l'organe de transmission solidaire du piston du moteur qui comporte une crémaillère de forte dimension et qui coopère avec la roue dentée, ladite roue coopérant également avec la crémaillère de commande. On note aussi que ledit système d'engrenage est également constitué de crémaillères de petite dimension qui coopèrent avec des petites roues dentées aménagées à chacune des extrémités d'un rouleau synchronisé, lesdites crémaillères de petite dimension, lesdites petites roues dentées et ledit rouleau synchronisé faisant partie du dispositif de guidage à roulement du moteur à rapport volumétrique variable. On constate que le système d'engrenage est en majeure partie lubrifiée par le brouillard d'huile présent dans le bloc moteur du moteur à rapport volumétrique variable lorsque ce dernier est en fonctionnement, ledit brouillard étant produit notamment par l'huile projetée dans ledit bloc moteur par les paliers hydrodynamiques dudit moteur. Cependant, selon la configuration géométrique du bloc moteur du moteur à rapport volumétrique variable, ledit brouillard d'huile peut s'avérer insuffisant pour garantir au système d'engrenage une lubrification suffisante, en ce cas, les surfaces des dents dudit système peuvent s'user prématurément ou être détruites. C'est pour maîtriser la température du ou des piston(s) du moteur à rapport volumétrique variable et éviter la destruction desdits pistons d'une part, et pour garantir au système d'engrenage dudit moteur une lubrification appropriée d'autre part, que le dispositif de refroidissement et de lubrification par projection d'huile pour moteur à rapport volumétrique variable suivant l'invention se distingue de l'art antérieur en ce que, selon un mode particulier de réalisation : • La température du ou des piston(s) du moteur à rapport volumétrique est maîtrisée et reste toujours en deçà du seuil au-delà duquel un fonctionnement durable dudit ou desdits pistons n'est plus assuré ; • La lubrification du système d'engrenage du moteur à rapport volumétrique est améliorée de sorte que la pérennité des surfaces de contact des différentes dents dudit système soit assurée conformément à la durée de vie recherchée pour ledit moteur. Le dispositif de refroidissement et de lubrification par projection d'huile pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur dudit moteur à rapport volumétrique variable de manière à projeter de l'huile sur au moins un des composants mobiles dudit moteur, lesdits composants mobiles étant constitués au moins d'un piston solidaire dans sa partie inférieure d'un organe de transmission coopérant, d'une part avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre part avec une roue dentée, ladite la roue dentée coopérant d'une part avec une bielle reliée à un vilebrequin et d'autre part à l'opposé de l'organe de transmission avec une autre crémaillère dite crémaillère de commande dont la position verticale par rapport au bloc moteur est pilotée par un dispositif de contrôle. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur placé dans le bloc moteur qui projette de l'huile provenant du circuit de lubrification sous pression du moteur. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à projeter de l'huile sous la calotte d'au moins un piston que comporte le moteur à rapport volumétrique variable afin d'assurer le refroidissement dudit piston. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à projeter de l'huile sur la surface externe inférieure d'un bol aménagé dans la partie supérieure de la calotte du piston afin d'assurer le refroidissement dudit bol. 35 Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend un piston dont la surface externe inférieure du bol aménagé dans la partie supérieure de la calotte comporte au moins un barrage de retenue d'huile qui est constitué par le rebord d'au moins un auget afin de retenir l'huile au 40 contact avec le dessous de la calotte dudit piston lors des accélérations et décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à 45 projeter de l'huile dans une écope aménagée sous le piston du moteur, ladite écope forçant ladite huile à aller dans une cavité aménagée dans la partie centrale dudit piston. 30 Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend un piston dont la cavité aménagée dans la partie centrale dudit piston comporte dans son extrémité supérieure une cuvette afin de retenir de l'huile en contact avec le dessous de la calotte dudit piston lors des accélérations et décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend un piston dont la cavité aménagée dans la partie centrale dudit piston comporte dans sa partie supérieure une chambre de répartition qui comprend au moins un orifice débouchant entre les ailettes de soutènement de la calotte dudit piston. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur placé dans le bloc moteur qui projette de l'huile dans l'orifice d'entrée d'au moins une galerie aménagée dans la masse du piston, ladite galerie étant située dans la partie périphérique dudit piston et sous la calotte dudit piston. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à projeter de l'huile sur au moins un organe de transmission monté solidairement de la partie inférieure du ou de chaque piston du moteur à rapport volumétrique variable, afin d'en lubrifier la crémaillère de forte dimension d'une part, et afin de lubrifier les dents de la roue dentée avec laquelle coopère ladite crémaillère d'autre part. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au rnoins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à projeter de l'huile sur au moins une crémaillère de commande du moteur à rapport volumétrique variable afin d'en lubrifier la crémaillère de forte dimension d'une part, et afin de lubrifier les dents de la roue dentée avec laquelle coopère ladite crémaillère d'autre part. Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à projeter de l'huile sur au moins un dispositif de guidage à roulement que comporte le moteur à rapport volumétrique variable afin de lubrifier ledit dispositif de guidage à roulement. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Figure 1 est une vue en coupe illustrant un mode particulier de réalisation du dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente invention. Figures 2 à 4 sont des vues montrant un piston pour moteur à rapport volumétrique variable prévu pour coopérer avec au moins un injecteur d'huile qui assure le refroidissement dudit piston. On a montré en figure 1 un exemple de réalisation non limitatif du positionnement et de l'orientation d'au moins un injecteur 701 du dispositif de refroidissement et de lubrification 700 qui est placé dans le bloc moteur 100 d'un moteur à rapport volumétrique variable de manière à projeter de l'huile sur au moins un des composants mobiles dudit moteur, lesdits composants étant, pour certains, prévus pour recevoir ladite huile Le moteur à rapport volumétrique variable comporte pour chaque cylindre 110 réalisé dans le bloc moteur 100 un dispositif de transmission mécanique 1 comportant des composants mobiles qui sont constitués d'un piston 2 solidaire dans sa partie inférieure d'un organe de transmission 3 coopérant, d'une part avec un dispositif de guidage à roulement 4, et d'autre part avec une roue dentée 5. La roue dentée 5 coopère avec une bielle 6 reliée à un vilebrequin 9 afin de réaliser la transmission du mouvement entre le piston 2 et ledit vilebrequin 9. La roue dentée 5 coopère à l'opposé de l'organe de transmission 3 avec une crémaillère de commande 7 dont la position verticale par rapport au bloc moteur 100 est pilotée par un dispositif de contrôle 12 comportant un vérin de commande 8, dont le piston de vérin 13 est guidé dans un cylindre de vérin 112 aménagé dans le bloc moteur 100. Le cylindre de vérin 112 est fermé dans sa partie supérieure par une culasse de vérin 113 qui peut être vissée sur le bloc moteur 100. L'organe de transmission 3 solidaire du piston 2 est pourvu sur l'une de ses faces 30 d'une première crémaillère de forte dimension 35 dont les dents 34 coopèrent avec celles 51 de la roue dentée 5. L'organe de transmission 3 comporte, à l'opposé de la première crémaillère 35, une autre crémaillère 37 dont les dents 38 de faible dimension coopèrent avec 35 celles d'un rouleau 40 du dispositif de guidage à roulement 4. Le bloc moteur 100 est solidaire d'un support 41 comportant des crémaillères 46 assurant la synchronisation du déplacement du rouleau 40 avec celui du piston 2. 40 La crémaillère de commande 7, dont la position verticale par rapport au bloc moteur 100, est pilotée par un dispositif de contrôle 12 comportant un vérin de commande 8 qui est constitué d'une tige supérieure de vérin 10, d'une tige inférieure de vérin 16, d'un piston de vérin 13 et d'une tige de contrôle 20. 45 La crémaillère de commande 7 comporte des dents 74 qui coopèrent avec celles 52 de la roue dentée 5. Le dispositif de refroidissement et de lubrification 700 comprend au moins un injecteur 701, 712, 713 qui est placé dans le bloc moteur 100 et qui projette de l'huile provenant du circuit de lubrification sous pression du moteur à rapport volumétrique variable. L'injecteur 701 est placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de l'huile sous une calotte 702 d'au moins un piston 2 que comporte le moteur à rapport volumétrique variable afin d'assurer le refroidissement dudit piston. 10 Selon un autre mode de réalisation l'injecteur peut être placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de l'huile sur une surface externe inférieure d'un bol 703 aménagé dans la partie supérieure de la calotte 702 du piston 2 afin d'assurer le refroidissement dudit bol. 15 La surface externe inférieure du bol 703 aménagé dans la partie supérieure de la calotte 702 du piston 2 comporte au moins un barrage de retenue d'huile 704 qui est constitué par le rebord d'au moins un auget 705 afin de retenir l'huile au contact avec le dessous de la calotte 702 du piston 2 lors des accélérations et décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut. 20 L'injecteur 701 est placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de l'huile dans au moins une écope 706 aménagée sous le piston 2 du moteur, ladite écope forçant l'huile à aller dans une cavité 707 aménagée dans la partie centrale dudit piston. La cavité 707 aménagée dans la partie centrale du piston 2 comporte dans son extrémité supérieure une cuvette 708 afin de retenir de l'huile en contact avec le dessous de la calotte 702 dudit piston lors des accélérations et décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut. La cavité 707 aménagée dans la partie centrale du piston 2 comporte dans sa partie supérieure une chambre de répartition 709 qui comprend au moins un orifice 710 débouchant entre des ailettes de soutènement 711 de la calotte 702 dudit piston. 35 Selon un autre mode de réalisation illustré en figure 4, l'injecteur peut être placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de l'huile dans un orifice d'entrée 714 d'au moins une galerie 715 aménagée dans la masse du piston 2, ladite galerie étant située dans la partie périphérique dudit piston et sous la calotte 702 40 dudit piston. On note qu'après avoir refroidi le piston 2, une partie de l'huile projetée sous ledit piston 2 par l'injecteur 701 vient ensuite, lorsqu'elle redescend par gravité dans le carter d'huile de lubrification du moteur, lubrifier le dispositif de transmission 45 mécanique 1 et plus particulièrement les composants mobiles constitués par l'organe de transmission 3, le dispositif de guidage à roulement 4, et la roue dentée 5. Selon un mode particulier de réalisation, le débit d'huile de l'injecteur 701 peut être asservi aux conditions de fonctionnement dudit moteur. 25 30 Selon un autre mode de réalisation un injecteur 713 peut être placé dans le bloc moteur 100 de sorte à projeter de l'huile sur au moins un organe de transmission 3 monté solidairement de la partie inférieure du ou de chaque piston 2 du moteur à rapport volumétrique variable, afin d'en lubrifier les dents 34 de la première crémaillère de forte dimension 35 d'une part, et afin de lubrifier les dents 51 de la roue dentée 5 avec laquelle coopère ladite crémaillère d'autre part. Selon un autre mode de réalisation un injecteur 712 placé dans le bloc moteur 100 peut être prévu pour projeter de l'huile sur au moins une crémaillère de commande 7 afin d'en lubrifier les dents 74 d'une part, et afin de lubrifier les dents 52 de la roue dentée 5 avec laquelle coopère la crémaillère de commande 7 d'autre part. Un injecteur d'huile peut aussi être placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de l'huile sur au moins un dispositif de guidage à roulement 4. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent. 25 30 REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement et de lubrification par projection d'huile pour moteur à rapport volumétrique variable, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un injecteur d'huile (701, 712, 713) qui est placé dans le bloc moteur (100) dudit moteur à rapport volumétrique variable de manière à projeter de l'huile sur au moins un des composants mobiles dudit moteur, lesdits composants mobiles étant constitués au moins d'un piston (2) solidaire dans sa partie inférieure d'un organe de transmission (3) coopérant avec un dispositif de guidage à roulement (4) et une roue dentée (5), ladite la roue dentée (5) coopérant d'une part avec une bielle (6) reliée à un vilebrequin (9) et d'autre part à l'opposé de l'organe de transmission (3) avec une crémaillère de commande (7) dont la position verticale par rapport au bloc moteur (100) est pilotée par un dispositif de contrôle (12). 2. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un injecteur d'huile (701) qui est placé dans le bloc moteur (100) et qui projette de l'huile provenant du circuit de lubrification sous pression du moteur. 3. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile sous une calotte (702) d'au moins un piston (2) que comporte le moteur à rapport volumétrique variable afin d'assurer le refroidissement dudit piston. 4. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile sur la surface externe inférieure d'un bol (703) aménagé dans la partie supérieure de la calotte (702) du piston (2) afin d'assurer le refroidissement dudit bol. 5. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que la surface externe inférieure du bol (703) aménagé, dans la partie supérieure de la calotte (702) du piston (2), comporte au moins un barrage de retenue d'huile (704) qui est constitué par le rebord d'au moins un auget (705) qui retient de l'huile au contact avec le dessous de la calotte (702) dudit piston lors des accélérations et décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut. 6. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile (701) est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile dans au moins une écope (706) aménagée sous le piston (2) du moteur, ladite écope forçant ladite huile à aller dans une cavité (707) aménagée dans la partie centrale dudit piston. 7. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la cavité (707) aménagée dans la partie centrale du piston (2) comporte, dans son extrémité supérieure, une cuvette (708) afin de retenir de l'huile en contact avec le dessous de la calotte (702) dudit piston lors des accélérations et décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut. 8. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la cavité (707) aménagée dans la partie centrale du piston (2) comporte, dans sa partie supérieure, une chambre de répartition (709) qui comprend au moins un orifice (710) débouchant entre les ailettes de soutènement (711) de la calotte (702) dudit piston. 9. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile dans l'orifice d'entrée (714) d'au moins une galerie (715) aménagée dans la masse du piston (2), ladite galerie étant située dans la partie périphérique dudit piston et sous la calotte (702) dudit piston. 10.Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile (713) est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile sur au moins un organe de transmission (3) monté solidairement de la partie inférieure du ou de chaque piston (2) du moteur à rapport volumétrique variable, afin d'en lubrifier la crémaillère de forte dimension (35) d'une part, et afin de lubrifier les dents (51) de la roue dentée (5) avec laquelle coopère ladite crémaillère d'autre part. 11. Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile (712) est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile sur au moins une crémaillère de commande (7) du moteur à rapport volumétrique variable afin d'en lubrifier les dents (74) d'une part, et afin de lubrifier les dents (52) de la roue dentée (5) avec laquelle coopère ladite crémaillère d'autre part. 12.Dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur d'huile est placé dans le bloc moteur (100) de manière à projeter de l'huile sur au moins un dispositif de guidage à roulement (4).