Brevet FR2962506A1 — publié le 20120113

DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE A TROIS CYLINDRES [0001 La présente invention concerne un dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique à trois cylindres. [0002 L'équilibrage dynamique d'un moteur à trois cylindres nécessite, pour compenser une partie des masses alternatives telles que celles des pistons, des axes, des segments, des bielles, etc., l'implantation sur son architecture d'un arbre d'équilibrage. [0003] De manière fonctionnelle, cet arbre doit comporter deux masses, disposées de part et d'autre du plan médian du vilebrequin, et tourner en sens inverse et à la même vitesse que le vilebrequin. [0004 De manière classique, cet arbre d'équilibrage est disposé à droite ou à gauche du vilebrequin, et les deux masses sont assemblées sur un axe, monté sur roulements, qui traverse toute la longueur du moteur. Un premier pignon est monté sur cet arbre et l'entraînement de l'arbre est assuré par un second pignon, monté sur le vilebrequin directement en vis-à-vis du premier pignon. Cet arbre d'équilibrage doit être relativement éloigné de l'axe du vilebrequin, du fait, en particulier, des diamètres des masses, et du diamètre de l'axe sur lequel les masses d'équilibrage sont disposées. [0005] D'autres architectures de systèmes d'équilibrage sont connues de l'art antérieur. [0006] A titre d'exemple, le document FR 2 512 108 décrit un dispositif d'équilibrage pour moteur à trois cylindres, qui comprend trois cylindres, un vilebrequin dans lequel les bras de manivelle sont disposés à des intervalles angulaires de 120° et un arbre de renvoi monté de façon à tourner à la même vitesse que le vilebrequin. Ce dispositif comporte des contrepoids, qui sont fixés sur le vilebrequin pour le premier cylindre et le troisième cylindre et qui sont disposés aux deux extrémités du moteur pour assurer l'équilibrage des masses effectuant un mouvement de va-et-vient et des masses entraînées en rotation. Un contrepoids au moins est fixé sur le vilebrequin pour le second cylindre, de manière à assurer l'équilibrage des masses effectuant un mouvement de rotation. Deux masses d'équilibrage au moins sont fixées sur l'arbre de renvoi aux deux extrémités de ce dernier. Ces deux masses d'équilibrage sont disposées dans des positions qui correspondent aux paliers des deux extrémités du vilebrequin. [0007] De manière générale, les dispositifs d'équilibrage de moteurs à trois cylindres connus de l'art antérieur présentent l'inconvénient d'imposer une largeur de moteur difficilement réductible, et par voie de conséquence, le moteur étant implanté transversalement, une longueur du véhicule difficilement réductible. [0008] Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique à trois cylindres, qui prenne le moins de place possible, en particulier de façon à ne pas avoir d'influence sur la largeur du moteur et, par conséquent, sur la longueur du véhicule lorsque le moteur est implanté transversalement. [0009] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif d'équilibrage, qui puisse entraîner, outre les masses d'équilibrage, différents accessoires dans l'environnement direct du moteur, tels que la pompe à huile, la pompe d'injection, la pompe à eau, la pompe à vide, l'alternateur ou le compresseur de climatisation, ou encore l'alterno-démarreur de la fonction « Stop and Start » du véhicule. [0010] Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel dispositif d'équilibrage, qui soit de conception et de réalisation simples, qui soit fiable et économique. [0011] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique qui comprend trois cylindres, un vilebrequin et deux masses d'équilibrage qui tournent en sens inverse du vilebrequin et viennent équilibrer le couple de forces d'inertie de ce dernier. Dans ce dispositif nouveau d'équilibrage, les deux masses d'équilibrage sont situées à l'une et à l'autre extrémités du vilebrequin, et sont montées, chacune, sur une roue dentée entraînée par le vilebrequin, à la même vitesse de rotation que ce dernier. De plus, les axes desdites roues dentées sont coplanaires avec l'axe du vilebrequin. [0012] Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, chaque roue dentée est entraînée par un pignon assemblé à une extrémité du vilebrequin. [0013] Chaque roue dentée est montée sur un arbre logé dans le carter cylindres du moteur, ou bien dans le carter chapeaux de paliers de vilebrequin du moteur, ou bien encore entre le carter cylindres et le carter chapeaux de paliers de vilebrequin du moteur. [0014] Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, chaque pignon 10 peut également être un pignon d'entraînement en rotation d'au moins un accessoire du moteur. [0015] De la même façon, chaque roue dentée peut également être un pignon d'entraînement en rotation d'au moins un accessoire du moteur. [0016] Par accessoire, on entend au moins l'un des accessoires suivants : la 15 pompe à huile, la pompe d'injection, la pompe à eau, la pompe à vide, l'alternateur ou le compresseur de climatisation du véhicule. [0017] En variante, l'accessoire évoqué ci-dessus peut aussi être l'alternodémarreur de la fonction « Stop and Start » du véhicule, ce dernier pouvant ainsi se substituer au démarreur. 20 [0018] Les roues dentées et les pignons mentionnés ci-dessus peuvent avantageusement être des engrenages à denture droite ou à denture hélicoïdale, équipés de moyens de rattrapage de jeux, (simple ou double). [0019] L'invention a également pour objet un véhicule automobile à moteur thermique à trois cylindres, dans lequel le moteur comprend un dispositif 25 d'équilibrage conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0020] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'exemples de réalisation de l'invention, non limitatifs de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, un exemple de dispositif d'équilibrage connu de l'art antérieur pour un moteur thermique à trois cylindres, - la figure 2 représente, de manière schématique, le dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique à trois cylindres, selon la présente invention, et - la figure 3 représente, de manière schématique, une variante de réalisation du dispositif d'équilibrage de la figure 2. [0021] En référence au dessin de la figure 1, on a représenté un dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique à trois cylindres, connu de l'art antérieur. Dans ce dispositif classique, deux masses ml et m2 sont assemblées sur un arbre 2, d'axe A, monté sur roulements et traversant toute la longueur du moteur (ou longueur du vilebrequin). Sur cet arbre 2 est monté un pignon 3 qui coopère par engrenage avec un pignon 4 monté sur le vilebrequin 1, de telle sorte que l'arbre 2 est entraîné par le vilebrequin 1 et tourne en sens contraire de ce dernier. De préférence, les deux pignons 3 et 4 sont dimensionnés de telle sorte que la vitesse de rotation de l'arbre 2 est identique à celle du vilebrequin 1. [0022] Comme mentionné précédemment, un tel dispositif d'équilibrage connu de l'art antérieur présente l'inconvénient d'imposer une largeur de moteur difficilement réductible, et par voie de conséquence, le moteur étant implanté transversalement, une longueur du véhicule difficilement réductible. [0023] Selon le principe de la présente invention, et en référence au dessin de la figure 2, l'entraînement des masses d'équilibrage est dédoublé de façon à moins impacter l'environnement direct du vilebrequin. [0024] Le moteur thermique, tel que représenté figure 2, comprend trois cylindres référencés Cl, C2 et C3, le vilebrequin 1 d'axe X, et deux masses d'équilibrage qui tournent en sens inverse du vilebrequin 1 et viennent équilibrer le couple de forces d'inertie de ce dernier. [0025] Les deux masses d'équilibrage selon l'invention sont référencées M1 et M2. Elles sont situées à l'une et à l'autre extrémités de la longueur du vilebrequin 1, et sont montées, chacune, sur un roue dentée R1, respectivement R2, entraînée par le vilebrequin 1, à la même vitesse de rotation que ce dernier. Les axes de rotation X1, respectivement X2, des roues dentées R1, respectivement R2, sont coplanaires avec l'axe X du vilebrequin 1. [0026] Chaque roue dentée R1, respectivement R2, est entraînée par un pignon P1, respectivement P2, assemblé à une extrémité du vilebrequin 1. [0027] Les deux roues dentées R1 et R2 sont montées sur deux arbres distincts, d'axes X1 et X2 respectivement, logés dans le carter cylindres du moteur (désigné 20 sur la figure 3) ou bien dans le carter chapeaux de paliers de vilebrequin du moteur ou bien encore entre le carter cylindres 20 et le carter chapeaux de paliers de vilebrequin du moteur. [0028] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, chaque pignon P1, P2 peut être un pignon d'entraînement en rotation d'au moins un accessoire du moteur. Ainsi, comme représenté sur le dessin de la figure 3, le pignon P1 entraîne en rotation un pignon 11 de la pompe à huile référencée 7, tandis que le pignon P2 entraîne en rotation un pignon 12 de la pompe à vide référencée 8. [0029] En variante, de façon analogue, chaque roue dentée R1, R2 peut être également un pignon d'entraînement en rotation d'au moins un accessoire du moteur. [0030] Par « accessoire du moteur », on entend l'un au moins des accessoires suivants : la pompe à huile 7 ou la pompe à vide 8 déjà mentionnées, ou encore la pompe d'injection, la pompe à eau, l'alternateur ou le compresseur de climatisation. [0031] En variante également, l'accessoire peut aussi être l'alterno-démarreur de la fonction « Stop and Start » du véhicule. [0032] Les roues dentées RI, R2 et les pignons P1, P2 sont des engrenages à denture droite ou hélicoïdale, équipés de moyens de rattrapage de jeux connus 5 en soi. [0033] Le dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique à trois cylindres décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : - il ne comporte pas, comme les dispositifs connus de l'art antérieur, d'axe 10 unique traversant toute la longueur du moteur, lequel axe traversant impacte de façon négative l'environnement direct du moteur dans les dispositifs d'équilibrage connus de l'art antérieur, - il peut, par ses pignons positionnés sur le vilebrequin, entraîner différents accessoires présents sur le moteur et permettre, ainsi, de réaliser un 15 ensemble plus compact, plus léger et plus économique. [0034] Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS1. Dispositif d'équilibrage d'un moteur thermique qui comprend trois cylindres (Cl, C2, C3), un vilebrequin (1) et deux masses d'équilibrage qui tournent en sens inverse du vilebrequin (1) et viennent équilibrer le couple de forces d'inertie de ce dernier, caractérisé en ce que les deux masses d'équilibrage (M1, M2) sont situées à l'une et à l'autre extrémités de la longueur du vilebrequin (1), et sont montées, chacune, sur un roue dentée (R1, R2) entraînée par le vilebrequin (1), à la même vitesse de rotation que ce dernier, et en ce que les axes (X1, X2) desdites roues dentées (R1, R2) sont coplanaires avec l'axe (X) du vilebrequin (1). 2. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque roue dentée (R1, R2) est entraînée par un pignon (P1, P2) assemblé à une extrémité du vilebrequin (1). 3. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque roue dentée (R1, R2) est montée sur un arbre logé dans le carter cylindres (20) du moteur. 4. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque roue dentée (R1, R2) est montée sur un arbre logé dans le carter chapeaux de paliers de vilebrequin du moteur. 5. Dispositif d'équilibrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pignon (P1, P2) est également un pignon d'entraînement en rotation d'au moins un accessoire du moteur. 6. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 25 5, caractérisé en ce que chaque roue dentée (R1, R2) est également un pignon d'entraînement en rotation d'au moins un accessoire du moteur. 7. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit accessoire au moins est l'un des accessoires suivants : la pompe à huile, la pompe d'injection, la pompe à eau, la pompe à 30 vide, l'alternateur ou le compresseur de climatisation. 8. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit accessoire au moins est l'alterno-démarreur de la fonction « Stop and Start » du véhicule. 9. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 5 caractérisé en ce que les roues dentées (R1, R2) et les pignons (P1, P2) sont des engrenages à denture droite. 10. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les roues dentées (RI, R2) et les pignons (P1, P2) sont des engrenages à denture hélicoïdale. 10 11. Dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 9 et 10, caractérisé en ce que les roues dentées (RI, R2) et les pignons (P1, P2) sont équipés de moyens de rattrapage de jeux. 12. Véhicule automobile à moteur thermique à trois cylindres, caractérisé en ce que ledit moteur comprend un dispositif d'équilibrage conforme à l'une 15 quelconque des revendications précédentes.