Brevet FR2948416A1 — publié le 20110128

- 1 - La présente invention concerne un moteur à combustion interne bicylindre à quatre temps, particulièrement pour véhicules automobiles, comportant un pédalier et pouvant être accouplé en tandem pour former des moteurs à nombre de cylindres pairs. Dans les moteurs à combustion interne, la transformation du mouvement alternatif des pistons en mouvement rotatif est usuellement effectuée par un système bielle-vilebrequin. Un vilebrequin monobloc impose l'utilisation de bielles démontables dont les deux demi-paliers sont vissés autour des manetons. Deux demi-bagues sont insérées dans les parties de la bielle; leur forme spécifique permet de maintenir la continuité du film d'huile nécessaire entre la bielle et son maneton. Il en va de même pour la liaison entre le bâti, communément appelé bloc moteur, et le vilebrequin au niveau des tourillons. Ces liaisons à paliers lisses ont plusieurs inconvenients: usure, échauffement, perte de puissance par frottement. Ils sont exigeant quant à la lubrification au cause des riques de dommages liés aux possibles impuretés dans le lubrifiant, et nécessitent une circulation d'huile sous pression. D'autre part, si la rationalisation industrielle conduit à utiliser des mêmes éléments dans plusieurs types de moteur, le vilebrequin est spécifique à une architecture (deux, quatre, six cylindres ou plus). Ainsi chaque moteur nécessite des coûts de développement importants, ce qui pousse les marques à s'associer et à proposer pour chaque moteur, une large gamme de voiture, alors que par le passé, chaque voiture avait sa gamme de moteurs. Le but de l'invention est de réaliser un moteur bicylindre qui présente une structure simple et fiable dans lequel tous les éléments tournant sont montés sur roulements pour un meilleur rendement, et de telle sorte que deux moteurs peuvent être assemblés pour former un moteur à quatre cylindres, trois pour former un six cylindres etc. La caractéristique principale de l'invention (que nous appellerons "unité-moteur") réside dans l'utilisation en lieu et place du vilebrequin, d'un pédalier du type bicyclette, les bielles agissant, par l'intermédiaire de deux manetons opposés, de - 2 - chaque côté d'une couronne qui transmet la puissance, soit à la boite de vitesse, soit au pédalier d'une autre unité-moteur Selon une autre caractéristique de la présente invention, il est possible d'assembler plusieurs unités-moteurs pour former toute une gamme de moteurs à nombre de cylindres pair. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention. La figure 2 est une vue latérale de l'intérieur du dispositif. La figure 3 est une vue schématique par le haut du dispositif. La figure 4 représente une vue en coupe de l'arbre secondaire. La figure 5 représente le schéma de principe de l'invention. La figure 6 représente le schéma d'un moteur quatre cylindres. La figure 7 représente le schéma d'un moteur six cylindres La figure 8 représente le schéma d'un moteur huit cylindres. Les dimensions des différents éléments représentés dans les figures ne sont qu'indicatives et peuvent être ajustées en fonction: de différents paramètres comme la cylindrée, des matériaux choisis et de leurs caractéristiques de résistance. En référence à ces dessins, le système comporte un pédalier (1) (appellation en référence à la bicyclette) ayant la forme d'une couronne évidée au centre, avec deux manetons (2) diamétralement et latéralement opposés. Il est maintenu par des roulements à rouleaux à contacts obliques (3) opposés permettant une bonne résistance au forces radiales exercées par les bielles et aux forces axiales crées par les porte-à-faux des manetons. Les roulements sont ajustés dans des logements formées dans le bas- moteur (4) et dans carter-palier (5) et maintenus par serrage par vis (6) du carter-palier sur le bas-moteur. L'utilisation de roulements pour l'arbre moteur permet un meilleur rendement que les classiques paliers de vilebrequin. Ces deux roulements sont identiques et inversés. Le modèle 35 de roulement nécessaire sort sans doute du standard et doit être manufacturé sur mesure. - 3 - Le diamètre de portée du pédalier (ou le diamètre intérieur du roulement) doit être au moins égal à la course du piston plus le diamètre du maneton. Le diamètre de logement du pédalier dans le bas-moteur (ou le diamètre extérieur du roulement) doit être le plus petit possible pour réduire l'encombrement et les masses en mouvement et pour garder le plus de matière possible pour la solidité du bas-moteur et du carter-palier. Le grand diamètre d'arbre permet une bonne solidité et une bonne répartition des forces statiques/dynamiques notamment par la 10 réduction des angles de porte-à-faux. Le pédalier est muni de deux bossages (7) formant masses d'équilibrage de part et d'autre de la couronne et diamétralement opposées aux manetons. Chaque masse est destinée à équilibrer les forces tournantes engendrées par l'embiellage correspondant et les 15 forces alternes engendrées par le piston correspondant. La grande ouverture centrale (8) dans l'axe du pédalier permet une bonne circulation de l'air entre les deux embiellages du moteur. L'air chassé sous le piston 1 lors d'une phase de descente est envoyé par le centre du pédalier sous le piston 2 en 20 phase de remonté Le système de pédalier permet d'utiliser des paliers de manetons à roulements (9) (à rouleaux ou à aiguilles - à définir), et donc de réduire les frottements et la perte d'énergie dus aux paliers à coussinets de l'embiellage classique. 25 L'entretoise (10) permet de positionner axialement le roulement de maneton sans épaulement, et donc sans réduire le diamètre du maneton, pour une meilleure solidité. Le roulement est assuré par une butée de type anneau élastique (11) placé dans une gorge pratiquée dans le maneton (ou par un autre système 30 pertinent). Chaque bielle (12) est en une seule partie. Les organes mobiles sont donc moins nombreux, et de plus petite taille, ce qui réduit les masses en mouvement et améliore le rendement. La transmission de force entre les 2 cylindres est directe 35 et plus efficace qu'en bout de vilebrequin. Les dents de la couronne du pédalier (13) dépassent du boitier (bâti) de l'unité-moteur et permettent, soit la transmission de puissance à la boite - 4 - de vitesse qui y est accolée, soit la liaison cinématique avec une autre unité-moteur (14). Le train d'engrenages est à denture hélicoïdale pour une transmission sans vibrations. Un pignon de transfert (15) permet l'entrainement des organes auxiliaires ou sert d'intermédiaire entre les pédaliers de deux unités-moteurs. De même que pour la couronne du pédalier à l'opposé, les dents du pignon de transfert (16) dépassent du boitier de l'unité-moteur pour permettre la liaison cinématique. Les dispositifs rotatifs auxiliaires du moteur tel que la pompe du circuit de lubrification, la pompe du circuit de refroidissement, l'alternateur et le démarreur peuvent être intégrés dans un boitier (non traité ici) accolé à l'unité-moteur à l'opposé de la boite de vitesse, et entraîné par le pignon de transfert. Le diamètre primitif de ce pignon plus le diamètre primitif de la couronne du pédalier détermine la dimension de l'unité-moteur (profondeur). Dans l'exemple, le diamètre du pignon de transfert est le 1/3 du pédalier Ce pignon est claveté sur un arbre (17) monté sur roulements. En bout d'arbre, un renvoi d'angle (18) transmet le mouvement vers la culasse aux arbres à came (19) via une vis sans fin (20) monté sur un arbre (21). Si le rapport pédalier/pignon est de 1/3, le rapport du renvoi d'angle de 1/1 et le rapport de la vis sans fin de 6/1, alors le rapport entre le pédalier et l'arbre à came est bien de 2/1, comme il se doit dans un moteur à quatre temps. On exige de l'arbre à cames une rigidité élevée, parce qu'il est soumis à de fortes charges de flexion et de torsion. Cependant, on cherche à réduire au maximum le nombre des paliers pour éviter les pertes dues aux frottements. Pour un moteur bicylindre compact, l'arbre à came est court et deux paliers suffisent. Ces deux paliers peuvent être sur roulement. Ainsi, tous les organes tournants du moteur sont montés sur roulements, les pertes de puissances par frottement réduites et le rendement amélioré. Une unité-moteur a des dimensions réduites: La largeur est moindre que pour un moteur bicylindre classique puisqu'il n'y a pas de paliers en extrémités de vilebrequin. La profondeur du - 5 - bloc-moteur est exactement égale à l'addition des diamètres primitifs de la couronne du pédalier et du pignon de transfert. Une unité-moteur est composé de quatre parties principales: La culasse (non traitée dans le système), Le bloc-cylindres (22), Le bas-moteur (4), Le carter-palier (5). Une unité-moteur seule constitue un moteur bicylindre en ligne (FIG.5). En accouplant deux unités-moteurs en tandem, on obtient un moteur quatre cylindres en double ligne (FIG.6) En accouplant trois unités-moteurs en tandem, on obtient un moteur six cylindres en triple ligne (FIG.7) En accouplant quatre unités-moteurs en tandem, on obtient un moteur huit cylindres en quadruple ligne (FIG.8), etc. L'accouplement des différents modules entre eux (unités- moteurs, boitier de dispositifs auxiliaires ou boite de vitesse) est réalisé par des boulons (23) répartis régulièrement sur les bords des bâtis. Les fixations sont les mêmes quels que soit le module de façon à permettre toutes les combinaisons possibles. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté au domaine automobile dans lequel, selon la taille de la voiture ou le niveau de performance souhaité, on peut choisir un moteur constitué d'une ou plusieurs unités-moteurs. REVENDICATIONS1) Moteur à combustion interne bicylindre à quatre temps caractérisé en ce qu'il comprend un pédalier (1) ayant la forme d'une couronne avec deux manetons (2) de bielles diamétralement et latéralement opposés sur lesquels sont articulées les bielles (12) du moteur, et un arbre secondaire (17) accouplé à un arbre de renvoi (21) permettant la transmission mécanique entre le pédalier et l'arbre à came. 2) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pédalier (1) est évidé au centre pour favoriser la circulation 10 de l'air entre les deux embiellages du moteur. 3) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pédalier est monté sur deux roulements à contact oblique opposés (3) 4) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que 15 les paliers des manetons des bielles sont à roulements (9). 5) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dents de la couronne du pédalier (13) dépassent du boitier du moteur pour permettre, soit la transmission de puissance à la boite de vitesse qui y est accolée, soit la liaison cinématique 20 avec un autre moteur (14). 6) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les bielles (12) sont d'une seule pièce. 7) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre secondaire (17) supporte un pignon de transfert ()I5) 25 engrenant sur la couronne du pédalier, et un pignon de renvoi d'angle à couple conique (18). 8) Moteur selon la revendication 7 caractérisé en ce que les dents du pignon de transfert (16) dépassent du boitier du moteur pour permettre, soit l'entrainement des organes rotatifs 30 auxiliaires du moteur, soit la liaison cinématique avec un autre moteur. 9) Moteur selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que la transmission de mouvement entre l'arbre secondaire et l'arbre à came s'effectue par un arbre (21) possédant d'un côté un 35 pignon conique, et de l'autre une vis sans fin (20) permettant un- 7 - rapport de réduction de 2/1 entre le pédalier et l'arbre à cames. 10) Moteur selon les revendications 1, 5 et 8 caractérisé en ce qu'il est possible d'assembler plusieurs moteurs les uns aux autres pour former tous les moteurs possibles à nombre de cylindres pairs.