Brevet FR2972381A1 — publié le 20120914

MOTEUR BORGNE A CHEMISE RAPPORTEE PAR LE DESSOUS DESCRIPTION Domaine technique auquel se rapporte l'invention La présente invention concerne de manière générale les moteurs à combustion interne qui comportent au moins un cylindre et un attelage mobile, composé du vilebrequin, de la bielle et du piston. L'invention concerne plus particulièrement un moteur borgne à combustion interne et le procédé de fabrication dudit moteur. L'invention concerne également les véhicules automobiles équipés de moteur à combustion interne avec un moteur borgne selon l'invention. Etat de la technique antérieure On connait le moteur borgne à combustion interne pour lequel la culasse est coulée d'une pièce avec le carter cylindre. La partie culasse comporte un orifice de logement de bougie électrique et des sièges de soupapes. La partie carter cylindre comporte au moins un cylindre comprenant un alésage dans lequel se déplace un piston. Autour de ce cylindre, sont positionnés un circuit de refroidissement dans lequel circule du liquide de refroidissement, ainsi éventuellement qu'un circuit d'admission d'air pour amener de l'air frais vers la chambre à combustion située dans la partie haute de l'alésage. Le moulage de ce moteur borgne est relativement complexe pour définir le circuit de refroidissement autour du cylindre et le circuit d'admission d'air. Un autre inconvénient concerne l'usinage de l'alésage destiné aux déplacements du piston. II est rendu plus difficile par le caractère borgne du moteur, l'outil ne pouvant pas déboucher. Un autre inconvénient concerne l'usinage des sièges de soupapes. Cette opération est généralement effectuée avec un outil d'usinage positionné au niveau de la chambre de bielle et s'étendant vers le haut au niveau de la partie culasse en passant dans l'alésage destiné aux déplacements du piston. Du fait du diamètre réduit de l'alésage, fonction du diamètre du piston, et de la longueur de l'alésage, l'angle d'attaque de l'outil d'usinage des sièges de soupapes est restreint, ce qui limite les possibilités d'orientation des soupapes et peut avoir une influence sur les performances de la combustion. Objet de l'invention Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients et l'invention a pour objet un moteur borgne à combustion interne comportant au moins une chambre adaptée à recevoir une chemise destinée à guider les mouvements d'un piston dont la fabrication est simple et à un coût relativement peu élevé, et permettant une latitude plus importante dans l'orientation des sièges de soupapes. La présente invention vise également un procédé de réalisation d'un tel moteur. Avantageusement, le procédé de fabrication du moteur borgne selon l'invention comprend les étapes suivantes : - moulage d'un moteur borgne comportant au moins un cylindre destiné à recevoir une chemise - moulage d'une chemise -usinage de l'alésage dans la chemise destiné à guider les mouvements du piston - emboitement de la chemise dans le cylindre par le dessous, - fixation de la chemise Avantageusement, le moulage du moteur borgne comprend un seul noyau définissant la chambre cylindrique destinée à recevoir la chemise. Ladite chambre comprend un passage pour un outil d'usinage de siège de soupape. Le diamètre plus important de la chambre ainsi que le passage pour l'outil permet des angles d'attaque de l'outil d'usinage plus importants et en facilite l'opération. Avantageusement, l'alésage des sièges de soupapes est effectué avant l'emboitement de la chemise dans la chambre. Avantageusement, l'alésage de la chemise destiné à guider les mouvements du piston est usiné avant l'emboitement de la chemise dans la chambre. L'outil d'usinage peut déboucher rendant plus simple l'opération. Avantageusement, la chemise emboitée dans la chambre est maintenue fixe par un butoir vissé dans la paroi de la chambre de bielle à proximité de la chambre destinée à recevoir la chemise. Avantageusement, la paroi circonférentielle extérieure de la chemise comporte au moins une échancrure circulaire destinée à être reliée au circuit de liquide de refroidissement. Le circuit de refroidissement autour de la chemise est réalisé simplement par l'emboitement de la chemise dans la chambre, la paroi intérieure de la chambre étanche l'échancrure qui est alors reliée au circuit de refroidissement. Avantageusement, la paroi circonférentielle extérieure de la chemise comporte une échancrure destinée à être reliée au circuit d'admission d'air. Le circuit d'admission d'air est réalisé simplement par l'emboitement de la chemise dans la chambre, la paroi intérieure de la chambre étanche l'échancrure qui est alors reliée au circuit d'admission d'air. Avantageusement, l'échancrure destinée à être reliée au circuit d'air comporte au moins un orifice débouchant vers l'intérieur de la chemise. Cet orifice peut être obtenu par un perçage. Avantageusement, la chemise comporte au moins un joint torique disposé en bordure de chaque échancrure. Le joint torique comprimé sur la paroi intérieure de la chambre à l'emboitement de la chemise dans ladite chambre étanche le circuit de refroidissement et le circuit d'air. Selon l'invention, la paroi intérieure de la chambre forme une paroi pour chacune des échancrures. Selon l'invention, la paroi intérieure de chambre de bielle comporte au moins un point de fixation taraudé à proximité de la chambre destinée à recevoir la chemise. La chemise emboitée dans ladite chambre est maintenue fixe par un butoir vissé dans ce point de fixation. D'autres aspects de l'invention vont être présentés dans la description suivante en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, ladite description fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Description des dessins La figure 1 est une vue en coupe de dessous selon la section CC de la figure 2. La figure 2 est une vue en coupe transversale du moteur borgne de la figure 1 selon la section A-A avec tous les composants montés. La figure 3 est une vue en perspective du noyau intérieur du moule de sable, destiné à former la partie évidée dans le moteur. La figure 4 est une vue en coupe du moteur borgne selon la section BB de la figure 1. La figure 5 est une vue en coupe de coupe longitudinale de la chemise. La figure 6 est une vue en coupe du moteur borgne selon la section BB de la figure 1 lors de l'emboitement de la chemise dans la chambre. La figure 7 est une vue de coupe du moteur borgne selon la section BB de la figure 1 avec la chemise emboitée dans la chambre. Exposé de modes de réalisation de l'invention Dans la suite de la description, on se réfère à un trièdre d'axe longitudinal x, axe du moteur et/ou du vilebrequin, d'axe transversal y et d'axe vertical z qui est parallèle à l'axe de chaque cylindre. Selon la figure 2, un moteur borgne 1 selon l'invention est l'ensemble constitué d'une partie culasse 12 et d'une partie carter cylindre 13 en une seule pièce obtenue par moulage. La partie culasse 12 comporte au moins un conduit d'échappement 26, ledit conduit débouchant dans un toit de chambre à combustion 44 qui forme une cavité sensiblement conique et dont l'objet est d'améliorer la combustion. La partie culasse 12 supporte au moins une soupape 27 qui ferme l'accès audit conduit 26. Ladite soupape 27 ouvre l'accès audit conduit 26 lors de la phase d'échappement des gaz brulés. Ladite soupape 27 se déplace selon un mouvement longitudinal suivant un axe sensiblement penché par rapport à l'axe vertical z, suivant les contraintes de combustion du moteur. La soupape 27 vient en appui sur un siège de soupape 31 pour fermer le conduit 26. La culasse supporte également des dispositifs d'injection et d'allumage (non représentés). La partie carter cylindre 13 comprend au moins un cylindre sensiblement vertical 10 débouchant dans son extrémité haute dans la cavité du toit de chambre 44 dans la partie culasse 12 et débouchant dans son extrémité basse dans une chambre de bielle 14 disposée sensiblement horizontalement selon l'axe longitudinal x. Ledit cylindre 10 comprend une chambre cylindrique 11 obtenue de fonderie et conformée pour accueillir une chemise 20 sensiblement cylindrique. La chambre de bielle 14 abrite un vilebrequin 15 maintenu selon un axe longitudinal x par au moins un palier 16 disposé transversalement par rapport à l'axe du vilebrequin 15 et un chapeau de palier 17 fixé sur le palier 16 par au moins deux vis 18 vissées dans deux trous taraudés 19 aux extrémités gauche et droite du palier 16. Le vilebrequin est relié à des bielles 22 par leurs extrémités basses par des liaisons pivot. Les extrémités hautes desdites bielles sont reliées à un piston 21 qui coulisse dans la chemise 20 avec des mouvements de va-et-vient. La chemise 20 est une pièce en forme de tube cylindrique en matière métallique qui comporte un alésage intérieur 23. Son diamètre extérieur est inférieur ou égal au diamètre de la chambre cylindrique 11 du cylindre 10, le diamètre de son alésage 23 sensiblement supérieur au diamètre du piston 20 et sa longueur égale ou supérieure à la longueur de la chambre cylindrique 11. Elle comporte sur sa paroi extérieure longitudinale une première échancrure 24 circulaire située en partie haute et une seconde échancrure 25 circulaire, disjointe de la première 24 par une bordure proéminente et située en partie basse. Dans le fond de la seconde échancrure 25, au moins un orifice 30, représenté dans la figure 5 est percé préférentiellement dans la zone haute de l'échancrure 25 et débouchant dans l'alésage 23, orifice 30 destiné au passage de l'air frais d'admission pour alimenter la chambre à combustion dans l'alésage 23. Cet orifice est sensiblement à mi-hauteur dans la chemise 20. La chemise 20 comporte également sur chaque bord proéminent de chaque échancrure 24 - 25 une gorge circulaire 28 adaptée à accueillir un joint torique 29 en matière élastomère dont le diamètre est supérieur à la profondeur de la gorge 28. Selon la figure 7, la paroi intérieure de la chambre cylindrique 11 forme une paroi pour les échancrures 24 et 25. Les joints toriques 29 sont comprimés contre ladite paroi intérieure de la chambre cylindrique 11 et donc étanchéifient les échancrures 24 et 25. Ladite paroi intérieure et les échancrures 24-25 forment deux chambres circulaires étanches si l'on fait exception de l'orifice 30. Selon les figures 6 et 7, la chemise 20, équipée de joints, est emboitée dans la chambre cylindrique 11 par le bas du moteur et elle est maintenue fixe par un butée 31 qui est une pièce métallique de forme sensiblement parallélépipédique et comprenant un alésage par lequel passe une vis 33 pour se loger dans un trou taraudé 32 dans la paroi de la chambre de bielle 14, le trou taraudé 32 est situé de façon préférentielle près de la chambre cylindrique 11 du cylindre 10. Dans ledit moteur, un circuit de refroidissement entoure partiellement la chemise 20 dans sa partie haute, siège des hautes températures, et un circuit d'admission d'air entoure partiellement ladite chemise 20 dans sa partie basse pour amener de l'air frais dans la chambre à combustion. Les deux circuits doivent être parfaitement étanches et sont généralement conçus lors de la phase de moulage, et intégrés dans le cylindre 10. Le cylindre 10 comprend un orifice d'entrée et éventuellement un orifice de sortie (non représentés) débouchant en partie haute de la chambre cylindrique 11, dans la chambre circulaire étanche formée avec l'échancrure 24. Le cylindre 10 comprend un orifice d'entrée (non représenté) débouchant en partie basse de la chambre cylindrique 11 dans la chambre circulaire formée avec l'échancrure 25. Le cylindre 10 comprend dans sa partie basse une zone biseautée 43 qui est constituée par une gorge sensiblement cylindrique en biseau de la paroi du cylindre 10 depuis l'extrémité basse dudit cylindre et de ligne directrice sensiblement orientée vers l'entrée du conduit d'échappement où se trouve le centre du siège de soupape 31 situé dans la partie culasse 12. Le moteur borgne 1 est de manière préférentielle obtenu par moulage par coulée de fonte avec un moule sable. Le moule est constitué d'un premier noyau extérieur (non représenté) constitué de sable destiné à former l'enveloppe extérieure et d'un second noyau intérieur 40 également de sable destiné à former la partie évidée dans le moteur qui sont la chambre de bielles 14 et la chambre cylindrique 11. Selon l'invention, ledit noyau intérieur 40 est continu, représenté en figure 3, et comprend une première partie de forme sensiblement semi-cylindrique 35, horizontale et d'axe longitudinal, destinée à former la chambre de bielle, surmonté perpendiculairement par au moins une deuxième partie cylindrique 36, destinée à former la chambre cylindrique 11 et dont l'extrémité haute est terminée par au moins un premier bossage 37 sensiblement conique. Ce bossage est destiné à former le toit de la chambre à combustion. Avant et après la partie cylindrique 36 selon l'axe longitudinal, la première partie 35 est creusée selon une cavité 39 en forme de parallélépipède rectangle, cette cavité étant destinée à former un palier de maintien du vilebrequin. Un second bossage 42 sensiblement cylindrique et oblique destiné à former la zone biseautée 43 est rajouté sur un côté transversal de la partie cylindrique 36 depuis l'extrémité basse de ladite partie. A l'extrémité haute du noyau intérieur 40, au moins un noyau 38 de forme sensiblement tubulaire est rajouté à l'extrémité libre du premier bossage 37 de sable pour former au moins le conduit d'échappement. Une fois le moteur obtenu par moulage, le siège de soupape 31 est usiné par un outil 34 depuis le bas du moteur, représenté en figure 4. De façon classique, le siège de soupape est usiné par un outil d'usinage passant par l'alésage dans lequel coulisse le piston. Selon un aspect de l'invention, le siège de soupape est élaboré avant la mise en place de la chemise 20, ce qui permet d'avoir un environnement de travail moins contraint du fait du diamètre plus important de la chambre cylindrique 11 par rapport au diamètre de l'alésage 23 de la chemise. Ceci permet d'avoir une plus grande latitude d'inclinaison. L'angle d'attaque de l'outil d'usinage selon l'invention est encore plus important grâce à la zone biseautée 43 prévue lors du moulage. Les paliers 16 sont ensuite usinés de façon à recevoir le vilebrequin et les trous de fixation 19 sont percés et taraudés. Au moins deux orifices (non représentés) sont percés de façon radiale dans la partie haute du cylindre 10 et destinés à être reliés au circuit de refroidissement. Au moins un orifice (non représenté) est percé de façon radiale dans la partie basse du cylindre et destiné à être relié au circuit d'alimentation d'air. La chemise 20 comportant les échancrures circulaires 24, 25 et les gorges 28 telles que précédemment définies, est préférentiellement obtenue par moulage. Ladite chemise 20 subit différentes opérations avant son emboitement dans l'alésage 11 du cylindre 10. Premièrement, selon la figure 5, l'alésage 23 de la chemise 20 est usiné par un outil d'usinage 41 débouchant, ce qui permet une opération simple et rapide. Deuxièmement, ladite chemise 20 subit une opération de perçage d'au moins un orifice 30 d'admission d'air situé en partie haute de l'échancrure 25 débouchant dans l'alésage 23, représenté dans la figure 3. Troisièmement, les joints toriques 29 sont positionnés dans les gorges circulaires 28 en paroi extérieure de la chemise 20. La chemise 20 est alors emboitée dans la chambre cylindrique 11 du moteur borgne 1 par le dessous, selon la figure 6 tel que mentionné précédemment et fixée par le vissage de la vis maintenant la butée 32. Le moteur borgne est alors prêt à accueillir l'attelage mobile, constitué par un piston, une bielle et un vilebrequin. De manière préférentielle, le moteur borgne 1 est retourné de façon à présenter la chambre de bielle 14 tournée vers le haut. Le piston 21 associé à la bielle 22 qui est reliée au vilebrequin 15 est emboité dans l'alésage 23 de la chemise 20. Le vilebrequin 15, de manière classique, est mis en appui sur les paliers 16, les chapeaux de paliers 17 sont ensuite fixés par des vis 18 traversant le chapeau de palier 17, vissés dans les trous de fixation 19 dans le palier. Selon un mode de fonctionnement, le liquide de refroidissement venant du circuit de refroidissement entre par l'orifice d'entrée du liquide de refroidissement et circule autour de la chemise 20 via l'échancrure 24 pour ensuite éventuellement sortir par l'orifice de sortie situé également en paroi de la chambre cylindrique 11. Un moyen de guidage de l'écoulement du liquide de refroidissement peut être mis en place dans l'échancrure 24. Selon un mode de fonctionnement, l'air frais d'admission provenant du circuit d'admission d'air peut entrer par l'orifice d'entrée d'air, dans l'échancrure 25 pour s'échapper ensuite dans la chambre à combustion par le trou 30 percé à cet effet dans la chemise 20. La présente invention enseigne un procédé de fabrication d'un moteur borgne à combustion interne, simple et facile à fabriquer. II n'est nullement limité au mode de réalisation décrit et représenté, et l'homme du métier saura apporter toute variante conforme à son esprit. En particulier, selon les contraintes géométriques d'encombrement du moteur, l'axe de la soupape peut être parallèle ou identique à l'axe de la chambre cylindrique, ce qui ne nécessite pas de zone biseautée pour le passage de l'outil d'usinage de siège de soupape, l'invention trouve toutefois son intérêt pour l'usinage du siège de soupape par le débattement qui reste important par l'absence de la chemise. En particulier, selon un autre mode réalisation, on peut avoir d'autres formes de circuits de refroidissement avec un orifice d'entrée tel que décrit précédemment et une sortie en partie haute dans la partie culasse. En particulier, selon un autre mode réalisation, on peut avoir d'autres formes de circuits d'alimentation d'air, par exemple, sans échancrure avec une arrivée directe par un orifice traversant le cylindre et débouchant dans la chambre cylindrique, ou par le haut , dans la partie culasse. La chemise ne nécessite plus qu'une seule échancrure circulaire pour le refroidissement. Selon un autre mode de réalisation, le moulage peut être par injection de matière métallique d'acier ou d'aluminium. REVENDICATIONS1) Procédé de fabrication d'un moteur borgne (1) à combustion interne comprenant au moins un cylindre (10), comportant les étapes suivantes : a. Réaliser une pièce issue du moulage formant le moteur borgne, comportant une chambre de bielle (14) et au moins une chambre cylindrique (11) de taille plus faible que la chambre de bielle, débouchant à une extrémité basse dans la chambre de bielle et fermée à une extrémité haute par un toit de chambre (44) et qui comporte au moins un conduit d'échappement (26) dont l'accès est contrôlé par une soupape (27) , b. Réaliser une chemise (20) en tube cylindrique, dont le diamètre extérieur est inférieur ou égal au diamètre de la chambre cylindrique (11) et dont la longueur est inférieure ou égale à la longueur de la chambre cylindrique (11), c. Emboiter ladite chemise (20) par la chambre de bielle dans la chambre cylindrique (11), d. Fixer la chemise (20) à l'intérieur de la chambre cylindrique (11), caractérisé en ce que préalablement à l'étape c., au moins une échancrure circulaire (24) est réalisée dans la chemise (20) de manière à réaliser après emboitement au moins une chambre avec la paroi de la chambre cylindrique (11). 2) Procédé de fabrication d'un moteur borgne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que préalablement à l'étape c., on réalise une gorge circulaire (28) sur les bordures proéminentes de chaque échancrure circulaire (24, 25). 3) Procédé de fabrication d'un moteur borgne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que préalablement à l'étape c., au moins un siège de soupape (31) est usiné dans le toit de chambre (44). 4) Procédé de fabrication d'un moteur borgne (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chemise (20) est usinée selon l'axe longitudinal de ladite chemise par un outil débouchant (41). 5) Procédé de fabrication d'un moteur borgne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chemise (20) est emboitée dans la chambre cylindrique (11) par le dessous, et est maintenue fixe par au moins une butée (32) vissée dans la paroi de la chambre de bielles (14). 6) Moteur borgne (1) à combustion interne comportant une chambre de bielle (14) et au moins un cylindre (10) comprenant une chambre cylindrique (11) logeant une chemise tubulaire (20) destinée à guider les mouvements d'un piston (21), caractérisé en ce que la paroicirconférentielle extérieure de ladite chemise (20) comporte au moins une échancrure circulaire (24) formant avec la paroi interne de ladite chambre cylindrique(11) une chambre circulaire destinée à être reliée à un circuit de liquide de refroidissement. 7) Moteur borgne (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la paroi circonférentielle extérieure de la chemise (20) comporte au moins une échancrure circulaire (25) formant avec la paroi de la chambre cylindrique (11) une chambre circulaire destinée à être reliée à un circuit d'admission d'air. 8) Moteur borgne (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'échancrure circulaire (25) comporte au moins un orifice débouchant vers l'intérieur de la chemise (20). 9) Moteur borgne (1) selon l'une des revendications 6-8 caractérisé en ce que la chemise (20) comporte au moins une gorge circulaire disposée sur les bords proéminents de chaque échancrure (24, 25) pour recevoir un joint torique (29). 10) Moteur borgne selon l'une des revendications 6-9 caractérisé en ce que la chambre cylindrique (11) comprend au moins une zone biseautée à l'extrémité basse du cylindre et de 15 ligne directrice sensiblement orientée vers l'entrée du conduit d'échappement. 11) Moteur borgne selon l'une des revendications 6-10, caractérisé en ce que la chemise (20) est maintenue fixe dans la chambre cylindrique par une butée (32) fixée dans la paroi intérieure de la chambre de bielle (14) en un point de fixation (31) taraudé à proximité de la chambre cylindrique (11).