Brevet FR3008154A1 — publié le 20150109

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un moteur à combustion interne comprenant au moins un arbre d'équilibrage. Les moteurs à combustion interne peuvent comprendre des systèmes d'équilibrage, qui permettent de compenser les vibrations du moteur dues au déplacement des pistons. Un moteur à combustion interne comprend parfois un seul arbre d'équilibrage, mais plus généralement deux arbres d'équilibrage entrainés en rotation en opposition de phase par une roue dentée du vilebrequin du moteur à combustion interne. Les arbres d'équilibrage comprennent généralement au moins une masse excentrée, qui occasionne des charges radiales et axiales qui croissent avec la vitesse de rotation des arbres d'équilibrage. Les arbres d'équilibrage sont généralement montés dans des supports du moteur à combustion interne via des roulements à bille, à aiguille ou à rouleaux. Il est connu notamment de US-A-2011/0247581, d'équiper les arbres d'équilibrage de roulements à une seule rangée de billes. De tels roulements présentent un jeu axial non contrôlable qui génère un bruit et une pollution importants et ont une durée de vie réduite quand ils sont utilisés pour supporter des arbres d'équilibrage. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouveau moteur à combustion interne, dont les arbres d'équilibrage sont supportés en rotation de façon plus fiable que dans l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne comprenant au moins un arbre d'équilibrage entraîné en rotation par un vilebrequin du moteur à combustion interne, ledit au moins un arbre d'équilibrage étant monté libre en rotation dans un bâti du moteur à combustion interne. Ce moteur à combustion interne est caractérisé en ce que la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage est permise par des roulements à double rangée d'éléments roulants comprenant chacun deux roulements à une rangée d'éléments roulants appairés l'un à l'autre. Grâce à l'invention, le jeu axial des roulements qui supportent la rotation des arbres d'équilibrage peut être annulé, ce qui permet de réduire le bruit produit par les roulements et de prolonger leur durée de vie. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel moteur à combustion interne peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les éléments roulants sont des billes, des rouleaux ou des aiguilles. - Les roulements permettant la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage sont à contacts obliques. - Les roulements permettant la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage sont à contacts droits. - Le moteur à combustion interne comprend un pignon suiveur interposé entre une roue dentée du vilebrequin et une roue dentée dudit au moins un arbre d'équilibrage. - Le moteur à combustion interne comprend deux arbres d'équilibrage, un pignon inverseur interposé entre une roue dentée du vilebrequin et une roue dentée de l'un des arbres d'équilibrage, et la rotation du pignon inverseur par rapport au bâti du moteur à combustion interne est permise par un roulement à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques. - Au moins un des roulements à double rangée d'éléments roulants est lubrifié par une huile de lubrification du moteur à combustion interne. - Au moins un des roulements à double rangée d'éléments roulants est équipé de joints d'étanchéité qui maintiennent, dans une chambre de roulement délimitée par lesdits joints, un lubrifiant, tel qu'une huile ou une graisse, disposé avant l'assemblage desdits joints avec les bagues du roulement. - La bague intérieure du roulement est montée fixe dans le bâti, et le pignon inverseur et la bague extérieure du roulement à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques sont formés intégralement. - Le roulement à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques est monté sur un arbre par l'intermédiaire de sa bague intérieure et cette bague intérieure est intégralement formée sur cet arbre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un moteur à combustion interne conforme à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 1. Un moteur à combustion interne M est représenté sur la figure 1. Le moteur M comprend un bâti B. Le moteur à combustion interne M comprend un vilebrequin 2 dont une extrémité est munie d'une roue dentée 20. La roue dentée 20 est en prise avec une roue dentée 40 d'un premier arbre d'équilibrage 4, qui est monté libre en rotation dans trois supports 7 du bâti B. La rotation de l'arbre d'équilibrage 4 dans les supports 7 est permise par deux roulements 9 et 10 sur un premier côté de la roue dentée 40, et un troisième roulement 11 situé de l'autre côté de la roue dentée 40 par rapport aux roulements 9 et 10. Le moteur à combustion interne M comprend également un second arbre d'équilibrage 12, comportant une roue dentée 120. L'arbre d'équilibrage 12 est monté libre en rotation dans trois supports 21 du bâti B. La rotation de l'arbre d'équilibrage 12 est permise par deux roulements 23 et 24 situés d'un premier côté de la roue dentée 120 et un troisième roulement situé de l'autre côté de la roue dentée 120 par rapport aux roulements 23 et 24. L'arbre d'équilibrage 12 est en prise avec un pignon inverseur 14, lui-même en prise avec la roue dentée 20. Le pignon inverseur 14 permet que le sens de rotation de l'arbre d'équilibrage 12 soit inversé par rapport au sens de rotation de l'arbre d'équilibrage 4. Le pignon inverseur 14 comprend un arbre 140 qui est monté libre en rotation dans un support 16 du bâti B, par l'intermédiaire d'un roulement 17. Le moteur à combustion interne M est ici représenté schématiquement de manière que les axes de rotation des arbres d'équilibrage 4 et 12, du pignon inverseur 14 et du vilebrequin 2 soient compris dans le même plan pour la compréhension du dessin. En pratique, les axes de rotation des arbres d'équilibrage 4 et 12, du pignon inverseur 14 et du vilebrequin 2 peuvent être compris dans des plans différents. Chacun des arbres d'équilibrage 4 et 12 comporte respectivement une masse excentrée ou balourd 42 et 122 qui permet d'obtenir la compensation désirée des vibrations dues au déplacement des pistons, qui ne sont pas représentés pour des raisons de clarté. Le roulement 17 est un roulement à double rangée à contacts obliques autour duquel le pignon inverseur 14 est globalement monté. Le pignon inverseur 14 et le roulement 17 sont radialement alignés. Un tel roulement offre un meilleur contrôle du jeu axial, et produit moins de bruit en fonctionnement qu'un roulement classique. Un meilleur contrôle du jeu axial permet d'améliorer la durée de vie du roulement. Le roulement 17 est donc adapté pour supporter les couples élevés qui s'exercent sur le pignon inverseur 14 en fonctionnement du moteur à combustion interne M. Comme cela est représenté plus précisément à la figure 2, le roulement 17 est constitué d'un unique roulement à double rangée de billes comprenant une bague intérieure 170 montée sur l'arbre 140, une bague extérieure 172 montée dans le bâti B et des billes 174. La bague intérieure 170 comprend deux pistes de roulement 170a formées par des cavités de la bague intérieure 170. La bague extérieure 172 comporte deux pistes de roulement 172a. Les billes 174 sont en contact avec les pistes 170a et 172a selon des lignes de contact L1 et L2 obliques. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, la bague intérieure 170 du roulement 17 et l'arbre 140 sont formés intégralement. Selon un autre mode de réalisation non représenté de l'invention, le pignon 14 ne comprend pas d'arbre 140 et est formé intégralement avec la bague extérieure 172 du roulement 17, tandis que la bague 170 du roulement 17 est montée fixe dans le bâti B. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, le roulement 17 peut être un assemblage de deux roulements à contacts droits à une seule rangée de billes appairés l'un à l'autre selon un procédé connu de FR-B-2 913 739 et modifiés pour présenter des contacts obliques. Cette solution est moins coûteuse et permet d'annuler le jeu axial du roulement à double rangée ainsi obtenu ce qui diminue considérablement le bruit généré par son fonctionnement. Les roulements 9, 10, 11 et 23, 24 et 25 sont à double rangée de billes et constitués chacun de deux roulements à une seule rangée de billes appairés l'un à l'autre. Cela permet d'éliminer le bruit généré par le fonctionnement des roulements en supprimant le jeu axial. Comme représenté à la figure 3 pour le roulement 23 uniquement, le roulement 23 comporte un premier roulement 231 à une seule rangée de billes et un second roulement 233 à une seule rangée de billes. Chacun des roulements 231 et 233 comporte respectivement une rangée de billes 231a et 233a, disposée entre une bague intérieure 231b et 233b et une bague extérieure 231c et 233c. Les roulements 231 et 233 sont accolés l'un à l'autre le long d'un axe de rotation X23, qui correspond également à l'axe longitudinal des roulements 231 et 233. Les bagues intérieures 231b et 233b et les bagues extérieures 231c et 233c sont accolées l'une à l'autre par un contact surfacique entre des faces latérales 231d du roulement 231 et des faces latérales 233d du roulement 233 opposées aux faces 231d. Avantageusement, au moins un des roulements 9, 10, 11, 23, 24, 25 et 17 est lubrifié par une huile de lubrification du moteur à combustion interne M. Selon une variante non représentée, au moins un des roulements 9, 10, 11, 23, 24, 25 et 17 peut comprendre des joints d'étanchéité qui délimitent une chambre de roulement dans laquelle les éléments roulants de ce roulement sont disposés. Les joints d'étanchéité maintiennent dans la chambre de roulement un lubrifiant, tel qu'une huile ou une graisse, disposée dans la chambre avant l'assemblage des joints d'étanchéité avec les bagues intérieures et extérieures du roulement. Les roulements 9, 10, 11 et 23, 24 et 25 sont dans ce mode de réalisation des roulements à billes à contacts droits. En variante non représentée, ces roulements peuvent être des roulements à billes à contacts obliques. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, les roulements 9, 10, 11, 23, 24, 25 et 17 peuvent comprendre, au lieu de billes, d'autres éléments roulants tels que des rouleaux ou des aiguilles. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, le moteur M ne comprend qu'un seul arbre d'équilibrage. Dans un tel cas, le pignon 14 est un pignon suiveur. Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes décrits ci- dessus peuvent être combinées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1.- Moteur à combustion interne (M) comprenant au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) entraîné en rotation par un vilebrequin (2) du moteur à combustion interne (M), ledit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) étant monté libre en rotation dans un bâti (B) du moteur à combustion interne (M), caractérisé en ce que la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) est permise par des roulements (9, 10, 11, 23, 24, 25) à double rangée d'éléments roulants comprenant chacun deux roulements (231, 233) à une rangée d'éléments roulants (231a, 233a) appairés l'un à l'autre. 2.- Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments roulants (231a, 233a) sont des billes, des rouleaux ou des aiguilles. 3.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les roulements (9, 10, 11, 23, 24, 25) permettant la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) sont à contacts obliques. 4.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les roulements (9, 10, 11, 23, 24, 25) permettant la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) sont à contacts droits. 5.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un pignon suiveur interposé entre une roue dentée (20) du vilebrequin (2) et une roue dentée dudit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12). 6.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux arbres d'équilibrage (4, 12), et un pignon inverseur (14) interposé entre une roue dentée (20) du vilebrequin (2) et une roue dentée (120) de l'un (12) des arbres d'équilibrage (4, 12), et en ce que la rotation du pignon inverseur (14) par rapport au bâti (B) du moteur à combustion interne (M) est permise par un roulement (17) à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques. 7.- Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que au moins un des roulements (9, 10, 11, 23, 24, 25, 17) à double rangée d'éléments roulants est lubrifié par une huile de lubrification du moteur à combustion interne (M). 8.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins un des roulements (9, 10, 11, 23, 24, 25, 17) à double rangée d'éléments roulants est équipé de joints d'étanchéité qui maintiennent, dans une chambre de roulement délimitée par lesdits joints, un lubrifiant, tel qu'une huile ou une graisse, disposé avant l'assemblage desdits joints avec les bagues du roulement. 9.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la bague intérieure du roulement (17) est montée fixe dans le bâti (B), et en ce que le pignon inverseur (14) et la bague extérieure du roulement (17) à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques sont formés intégralement. 10.- Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le roulement (17) à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques est monté sur un arbre (140) par l'intermédiaire de sa bague intérieure (170) et en ce que cette bague intérieure (170) est intégralement formée sur cet arbre (140).