Brevet FR2913259A1 — publié le 20080905

Ensemble pour un attelage mobile d'un moteur à combustion interne La présente invention concerne un ensemble pour un 5 attelage mobile d'un moteur à combustion interne, ainsi qu'un moteur équipé d'un tel ensemble. La figure 1 représente un attelage mobile 1 de l'état de la technique pour un moteur à combustion interne comportant un cylindre 6. L'attelage mobile 1 10 comprend un vilebrequin 2, une bielle 3 et un piston 5. Le piston 5 est mobile en translation dans le cylindre 6 et est lié à une première extrémité de la bielle 3 par une première liaison pivot réalisée par un axe 4 dit "axe du piston". La deuxième extrémité de la bielle 3 est liée 15 à un maneton 7 du vilebrequin 2 par une deuxième liaison pivot. Le vilebrequin 2 est lié au châssis du moteur par une troisième liaison pivot d'axe principal 8. Le mouvement de va-et-vient du piston 5 entraîne alors la rotation du vilebrequin 2. 20 Pour un moteur de cylindrée donnée, on se donne pour le piston 5, un diamètre D, et pour le vilebrequin 2, un rayon R. La réduction des frottements entre le piston 5 et la chemise du cylindre 6 ainsi que la réduction des efforts dynamiques sur l'axe de piston 4 25 nécessitent l'augmentation du rapport entre la longueur de l'entraxe L de la bielle 3 et le rayon R (À=L/R). L'augmentation de l'entraxe L permet d'augmenter ce rapport, mais, en contrepartie, la masse de la bielle 3 augmente, entraînant à son tour une augmentation des 30 frottements, d'une part, et des efforts d'inertie, d'autre part. Le choix d'un rapport À est donc un compromis à faire entre frottements, masse en mouvement et efforts dynamiques. L'invention a pour but de remédier aux 35 inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un ensemble pour un attelage mobile permettant une augmentation de l'entraxe L sans générer d'augmentation du poids de la bielle et de l'encombrement de l'ensemble. A cet effet, la présente invention concerne un ensemble pour un attelage mobile d'un moteur à combustion interne comprenant un vilebrequin mobile en rotation autour d'un axe principal, ledit ensemble comprenant : - une bielle dont une première extrémité est prévue pour se monter sur un maneton du vilebrequin, - un piston prévu pour coulisser à l'intérieur d'un cylindre dudit moteur et dont la base est prévue pour coopérer avec la deuxième extrémité de la bielle, et des moyens de solidarisation prévus pour solidariser le piston avec ladite deuxième extrémité de la bielle, l'ensemble étant caractérisé en ce que la deuxième extrémité de la bielle présente une première surface de révolution dont l'axe est parallèle audit axe principal, en ce que la base du piston présente une deuxième surface de révolution dont l'axe est parallèle audit axe principal et en ce que les moyens de solidarisation sont tels que les deux surfaces de révolution glissent l'une par rapport à l'autre lors du mouvement de va-et-vient du piston. Avantageusement, chaque surface de révolution est 25 une surface cylindrique. Avantageusement, l'axe de la première surface de révolution et l'axe de la deuxième surface de révolution sont confondus. Avantageusement, les moyens de solidarisation 30 comprennent : - une couronne dont l'axe est confondu avec l'axe du cylindre et qui est prévue pour s'emmancher sur la partie supérieure du piston, - deux pattes qui s'étendent à partir de la 35 couronne en direction de la bielle, et - pour chaque patte, des moyens de fixation de ladite patte à la bielle. Avantageusement, chaque moyen de fixation comprend un bourrelet solidaire de la patte considérée et qui s'insère dans un logement de la bielle et une clavette qui est prévue pour bloquer le bourrelet dans le logement. Avantageusement, chaque patte comporte une partie élastique. Avantageusement, la couronne porte au moins un segment. L'invention propose également un moteur à combustion interne comprenant : - un vilebrequin comportant un maneton, - un cylindre, et - un ensemble selon l'une des variantes 15 précédentes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins 20 schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente un attelage mobile de l'état de la technique, 25 - la figure 2 représente un ensemble pour un attelage mobile selon l'invention, - la figure 3 représente une vue éclatée de l'ensemble pour un attelage mobile de la figure 2, et - les figures 4a, 4b et 4c représentent des 30 exemples de fonctionnement d'un ensemble pour un attelage mobile de l'état de la technique et d'ensembles pour un attelage mobile selon l'invention. La figure 2 montre un ensemble 20 pour un attelage mobile d'un moteur à combustion interne. Le moteur 35 comprend un vilebrequin mobile en rotation autour d'un axe principal et muni d'au moins un maneton et un cylindre. L'ensemble 20 comprend une bielle 23, un piston 25 et des moyens de solidarisation. La bielle 23 est montée sur le maneton par l'intermédiaire d'une première extrémité et est mobile en rotation autour d'un axe 27 parallèle à l'axe principal. Le piston 25 coulisse à l'intérieur d'un cylindre et sa base coopère avec la deuxième extrémité de la bielle 23 avec laquelle elle est solidarisée par l'intermédiaire des moyens de solidarisation. La vue éclatée de l'ensemble 20 de la figure 3 montre que la deuxième extrémité de la bielle 23 présente une première surface de révolution 32 dont l'axe 24 est parallèle à l'axe principal. Afin de permettre la coopération entre le piston 25 et la bielle 23, la base du piston 25 présente une deuxième surface de révolution dont l'axe 24 est également parallèle à l'axe principal. Comme cela est expliqué ci-après, les moyens de solidarisation sont tels que les deux surfaces de révolution glissent l'une par rapport à l'autre lors du déplacement linéaire de va-et-vient du piston 25. La bielle 23 et le piston 25 sont ainsi en liaison pivot autour de l'axe 24 de la première surface de révolution 32. Un tel ensemble est allégé par rapport à un ensemble de l'état de la technique du fait, en particulier, de la disparition de l'axe de piston. La réduction de la masse de l'attelage mobile permet une réduction des frottements et donc une amélioration des performances dynamiques du moteur. La masse totale du moteur peut être également réduite par optimisation du reste de l'attelage, comme par exemple, une réduction du poids des masses d'équilibrage. Un tel ensemble 20 permet également d'augmenter l'entraxe L de la bielle 23, c'est-à-dire l'entraxe entre l'axe 24 de la première surface de révolution 32 et l'axe de rotation 27 sur le maneton. Cette augmentation de l'entraxe L ne s'accompagne ni d'un allongement ni d'un alourdissement de la bielle 23. L'augmentation de l'entraxe L est réalisée par augmentation du rayon de la première surface de révolution 32. Un tel ensemble 20 permet donc de diminuer les frottements par augmentation de l'entraxe L et ceci sans perte de compacité du moteur, ni augmentation des efforts dynamiques du fait que la longueur de la bielle 23 n'est pas modifiée. Selon un mode de réalisation particulier, chaque surface de révolution 32 est une surface cylindrique, de préférence de même rayon, et avantageusement, l'axe 24 de la première surface de révolution 32 et l'axe 24 de la deuxième surface de révolution sont confondus. Selon un mode de réalisation particulier, l'axe 24 de la première surface de révolution 32 et l'axe 24 de la deuxième surface de révolution se situent du côté du piston 25 par rapport à la zone de contact entre les deux surfaces de révolution 32. Les moyens de solidarisation comprennent une couronne 35, deux pattes 38, et, pour chaque patte 38, des moyens de fixation 36, 21 de la patte 38 à la bielle 23. Lorsque l'ensemble 20 est monté dans le moteur, l'axe de la couronne 35 est confondu avec l'axe du cylindre du moteur et la partie intérieure de la couronne 35 s'emmanche dans une rainure 39 réalisée sur le périmètre de la partie supérieure du piston 25. Chaque patte 38 s'étend à partir de la couronne 35 en direction de la bielle 23. Pour permettre le passage des pattes 38 au travers du corps du piston 25, celui-ci comprend, pour chaque patte 38, une rainure 37 qui s'étend parallèlement à l'axe du cylindre. Dans le mode de réalisation de l'invention montré à la figure 3, chaque moyen de fixation comprend un bourrelet 36 et une clavette 21. Le bourrelet 36 est solidaire de la patte 38 considérée et vient s'insérer dans un logement 34 prévu au niveau de la deuxième extrémité de la bielle 23 sous la première surface de révolution 32. La patte 38 traverse la surface de révolution 32 au niveau d'une rainure 33 réalisée entre ladite surface de révolution 32 et le logement 34. Le blocage du bourrelet 36 dans le logement 34 est réalisé ici par l'emmanchement d'une clavette cylindrique fendue 21 sur le bourrelet 36, la fente de la clavette 21 permettant le passage de la patte 38. Les moyens de solidarisation réalise une liaison élastique entre le piston 25 et la bielle 23. Chaque patte 38 comporte une partie élastique qui autorise le glissement des deux surfaces de révolution l'une par rapport à l'autre. La partie élastique peut être constituée d'un rétrécissement de la patte 38. La partie élastique forme ainsi une paroi contenue dans le plan défini par l'axe 24 de la première surface de révolution 32 et l'axe du cylindre. Chaque patte 38 peut être réalisée dans un matériau supportant les contraintes de pliage et de traction comme par exemple, un acier à ressort ou des fibres (carbone, verre, aramide, ...). Les figures 4a, 4b et 4c montrent la répartition des efforts de la chemise du cylindre sur le piston 5, 25 dans le cas d'un ensemble de l'état de la technique (figure 4a) et dans le cas d'un ensemble selon l'invention (figures 4b et 4c). Dans le cas d'un ensemble de l'état de la technique, le profil des forces 46a génère une résultante 48a qui passe par le centre de l'axe de piston 4. Le piston 5 porte plusieurs segments 43 et 44 disposés en partie supérieure du piston 5. Dans le cas d'un ensemble selon l'invention, le profil des forces 46b génère une résultante 48b horizontale qui passe par l'axe 24b de la première surface de révolution 32b de la bielle 23b et de la deuxième surface de révolution 42b du piston 25b. Le piston 25b porte ici également plusieurs segments 43 et 44 disposés en partie supérieure du piston 25b. On remarque encore ici que pour des diamètres de piston 5 et 25b équivalents, la longueur de la bielle correspondante respectivement 3 et 23b est nettement inférieure dans le cas de l'ensemble selon l'invention. Dans le cas d'un ensemble selon l'invention, tel qu'il est représenté à la figure 4c, le profil des forces 46c génère une résultante 48c horizontale qui passe par l'axe 24c de la première surface de révolution 32c de la bielle 23c et de la deuxième surface de révolution 42c du piston 25c. Le rayon Rc des surfaces de révolution 32c et 42c est supérieur au rayon Rb des surfaces de révolution 32b et 42b de la figure 4b. Cette différence permet un déplacement des efforts 46c juste au-dessous du segment 44 disposé en partie supérieure du piston 25c. On remarque que l'augmentation du rayon Rc des surfaces de révolution 32c et 42c permet de déplacer la résultante des forces 48c et permet de réduire encore les dimensions du piston 25c et donc son poids tout en conservant une bielle 23c de dimension équivalente. La jupe du piston 25c est alors très réduite réduisant d'autant le poids du piston 25c. Avantageusement, la couronne 35 porte au moins un segment 44. La présente invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus et peut recevoir divers aménagements. Par exemple, les moyens de solidarisation peuvent prendre d'autres formes du moment que le glissement des deux surfaces cylindriques l'une sur l'autre est possible. Il est également possible de déterminer un rayon de surface cylindrique tel que l'axe de piston virtuel se retrouve au-delà de la surface supérieure du piston. REVENDICATIONS 1. Ensemble (20) pour un attelage mobile d'un moteur à combustion interne comprenant un vilebrequin mobile en rotation autour d'un axe principal, ledit ensemble (20) comprenant : - une bielle (23) dont une première extrémité est prévue pour se monter sur un maneton du vilebrequin, - un piston (25) prévu pour coulisser à l'intérieur d'un cylindre dudit moteur et dont la base est prévue pour coopérer avec la deuxième extrémité de la bielle (23), et - des moyens de solidarisation (35, 36, 38, 21) prévus pour solidariser le piston (25) avec ladite 15 deuxième extrémité de la bielle (23), l'ensemble (20) étant caractérisé en ce que la deuxième extrémité de la bielle (23) présente une première surface de révolution (32) dont l'axe (24) est parallèle audit axe principal, en ce que la base du 20 piston (25) présente une deuxième surface de révolution dont l'axe (24) est parallèle audit axe principal et en ce que les moyens de solidarisation (35, 36, 38, 21) sont tels que les deux surfaces de révolution glissent l'une par rapport à l'autre lors du mouvement de va-et-vient du 25 piston (25). 2. Ensemble (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque surface de révolution (32) est une surface cylindrique. 3. Ensemble (20) selon l'une des revendications 1 30 ou 2, caractérisé en ce que l'axe (24) de la première surface de révolution (32) et l'axe (24) de la deuxième surface de révolution sont confondus. 4. Ensemble (20) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation 35 (35, 36, 38, 21) comprennent :- une couronne (35) dont l'axe est confondu avec l'axe du cylindre et qui est prévue pour s'emmancher sur la partie supérieure du piston (25), - deux pattes (38) qui s'étendent à partir de la couronne (35) en direction de la bielle (23), et - pour chaque patte (38), des moyens de fixation (36, 21) de ladite patte (38) à la bielle (23). 5. Ensemble (20) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque moyen de fixation (36, 21) comprend un bourrelet (36) solidaire de la patte (38) considérée et qui s'insère dans un logement (34) de la bielle (23) et une clavette (21) qui est prévue pour bloquer le bourrelet (36) dans le logement (34). 6. Ensemble (20) selon l'une des revendications 4 15 ou 5, caractérisé en ce que chaque patte (38) comporte une partie élastique. 7. Ensemble (20) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la couronne (35) porte au moins un segment (44). 20 8. Moteur à combustion interne comprenant : - un vilebrequin comportant un maneton, - un cylindre, et - un ensemble selon l'une des revendications 1 à 7.