Brevet FR3022293A1 — publié le 20151218

MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE A IMPLANTATION FACILITEE [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicule automobile comprenant un mécanisme de transmission d'effort entre un piston et un arbre moteur comportant notamment un balancier ou levier d'entrainement lequel est mu par le ou les pistons. [0002] Un moteur thermique à combustion interne à quatre temps selon l'art antérieur possède généralement un mécanisme bielle-manivelle permettant de transformer le mouvement alternatif du piston en un mouvement de rotation. La hauteur du moteur ou hauteur suivant Z entre l'axe de rotation du vilebrequin et la tablature du bloc cylindre est égale à la moitié de la course, soit la somme de l'ouverture de la manivelle ou distance entre l'axe de rotation du vilebrequin et l'axe du maneton, de l'entraxe de la bielle, et de la hauteur de compression du piston. [0003] L'entraxe de la bielle doit théoriquement être supérieur à deux fois la course pour que le mécanisme fonctionne. Pour diminuer l'effort de basculement du piston sur le fût du cylindre, la longueur de la bielle est généralement supérieure à trois fois la demi-course. Ainsi on définit le rapport À comme étant égal au rapport de la longueur de la bielle sur la moitié de la course. Ce rapport se situe entre 3 et 3.5 pour les moteurs conventionnels. Plus ce rapport est grand et plus on diminue les frottements générés lors du déplacement du piston dans le fût car la bielle est plus verticale. Par contre si on augmente cette longueur, la hauteur du moteur suivant Z augmente et l'implantation du groupe motopropulseur dans le véhicule est plus difficile. [0004] La hauteur de compression du piston est égale à la distance entre l'axe du piston et la tablature du piston côté flamme. Donc la hauteur du moteur entre l'axe du vilebrequin et la tablature du bloc cylindre est égale à: Course/2 + À*(Course/2) + Hauteur compression. La hauteur du moteur dépend donc fortement de sa course. Si on considère une hauteur de compression du piston constante alors la hauteur du moteur sera égale à Course/2 *(1 + À) + Constante. De même, la sortie du couple ou la puissance du moteur est située au même niveau que la boîte de vitesse et l'architecture conventionnelle ne dispose pas d'autre degré de liberté au niveau de l'emplacement de fourniture du couple. [0005] On a certes proposé des moteurs comportant un balancier et un assemblage transformant le mouvement du balancier en une rotation continue de l'arbre moteur. Par la présence du mécanisme à quatre barres couplé au balancier, le mouvement de va-et-vient du piston est redirigé selon une direction choisie, permettant par là une plus grande liberté de positionnement de l'arbre moteur et une meilleure compacité selon la direction de la hauteur du moteur. Néanmoins de tels mécanismes nécessitent encore d'être réduits en encombrement avec également une plus ample liberté de positionnement de l'arbre de sortie, et ce sans impact sur la cinématique des pistons. [0006] Le but de l'invention est de proposer un moteur présentant une plus grande liberté sur l'emplacement de la sortie de couple, ayant une meilleure configuration pour optimiser son centre de gravité et ayant une hauteur dépendant moins de la course des pistons afin de ne pénaliser ni la hauteur du moteur ni son centre de gravité. [0007] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile, comprenant au moins deux cylindres de combustion et un piston dans chaque cylindre, au moins un balancier et des bielles disposées chacune entre un piston respectif et ledit au moins un balancier de telle sorte qu'un mouvement de va-et-vient de chaque piston est transformé en mouvement de balancement dudit au moins un balancier, un arbre moteur et un assemblage de liaison entre ledit au moins un balancier et l'arbre moteur lequel assemblage de liaison transforme un mouvement de balancement dudit au moins un balancier en un mouvement rotatif de l'arbre moteur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dits balanciers et un engrenage assujettissant les positions desdits au moins deux balanciers l'une à l'autre. [0008] Avantageusement, l'engrenage est conformé de telle sorte que les pistons desdits au moins deux cylindres présentent un avancement identique dans leur cylindre respectif à tout moment. [0009] Avantageusement, le moteur comporte au moins deux roues dentées dont une seule roue comporte un axe rotatif transmettant un effort vers l'arbre moteur. [0010] Avantageusement, le moteur comporte deux couples de roues dentées dont chaque roue dentée collecte l'effort d'un piston respectif du moteur, une première roue dentée additionnelle engrenée dans une roue dentée d'un des deux couples et une deuxième roue dentée additionnelle engrenée dans une roue dentée de l'autre couple. [0011] Avantageusement, les deux roues dentées additionnelles sont engrenées l'une dans l'autre. [0012] Avantageusement, une seule roue additionnelle porte un arbre transmettant la rotation de la roue vers l'arbre moteur. [0013] Avantageusement, le moteur comporte au moins quatre roues dentées dont chaque roue dentée collecte l'effort d'un piston respectif du moteur, et les quatre roues dentées forment un quadrilatère dans lequel chaque couple de deux roues successives est constitués de deux roues engrenées l'une dans l'autre. [0014] Avantageusement, une seule des quatre roues dentées comporte un arbre de rotation transmettant une rotation de la roue dentée vers l'arbre de sortie. [0015] Avantageusement, le moteur comporte deux couples de pistons et une conformation dans laquelle les pistons d'un couple produisent un effort dans une direction alignée mais contraire à une direction dans laquelle les pistons de l'autre couple produisent un effort. [0016] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel moteur à combustion. [0017] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : [0018] - la figure 1 représente un moteur selon un mode de réalisation de l'invention. [0019] - la figure 2 représente un moteur selon un autre mode de réalisation de l'invention à engrenages multiples. [0020] - la figure 3 représente un moteur selon encore un autre mode de réalisation à quatre roues dentées engrenées mutuellement. [0021] Le moteur représenté à la figure 1 comporte un volant moteur 1, une manivelle 2 solidaire du volant moteur 1, un coupleur 3, un suiveur 4, et un axe d'engrenage 5 portant une roue dentée faisant partie d'un engrenage 6. Ce moteur comporte également deux bras de levier formant balanciers lesquels sont référencés 7 et 7a sur la figure, et deux bielles 8 et 8a reliant à chaque fois un piston 9, 9a au balancier 7, 7a correspondant. [0022] Dans cette architecture, le vilebrequin est remplacé par un système comportant un balancier sous la forme d'un bras de levier où l'effort de combustion est transmis à travers le piston 9, 9a via la bielle 8, 8a jusqu'au balancier 7, 7a. Ce système monté sur le même axe que celui du suiveur 4 d'un mécanisme de type bascule à manivelle - ou « crank rocker » selon la terminologie anglophone - permet de transformer le mouvement alternatif du piston 9, 9a, du suiveur 4 via le coupleur 3 en un mouvement de rotation continue de la manivelle 2 et du volant moteur 1. On exposera ci-dessous la conception du mécanisme de type bascule à manivelle dit « crank rocker ». [0023] La sortie du couple ou mouvement de rotation continue de la manivelle 2 ou du volant moteur 1 peut être choisie indépendamment de l'axe de rotation du balancier 7, 7a. La sortie finale se situe à une distance L = r1 choisie selon la conception du mécanisme et avec 3600 de liberté autour des axes de basculementrespectifs des balanciers 7, 7a. Cela permet de choisir la sortie du couple vers la boîte de vitesse avec plus de choix et de degré de liberté et donc on arrive à optimiser le centre de gravité et l'intégration du groupe motopropulseur dans le véhicule. [0024] Le présent mécanisme de type bascule à manivelle dit « crank rocker » est composé de quatre barres. Trois barres sont des barres réelles, respectivement la manivelle 2 reliée au volant moteur 1 et qui effectue donc un mouvement de rotation continue, la barre constituée par le coupleur 3 qui transmet le couple de basculement du suiveur 4 à la manivelle 2, et la barre constituée par le suiveur 4 et qui transmet l'effort de combustion provenant du balancier 7 au coupleur 3. La barre fixe et fictive est définie comme étant une barre reliant le centre de rotation du suiveur 4 au centre de rotation de la manivelle 2. En choisissant une bonne configuration on obtient un mécanisme de type bascule à manivelle dit « crank rocker » qui permet de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de basculement. Ici on adopte cette configuration mais dans le sens inverse, c'est-à-dire, à partir du couple ou effort de basculement, on produit un couple rotatif sur la manivelle 2. [0025] Deux conditions sont souhaitables. La longueur de la barre fictive est préférentiellement inférieure à la somme des trois barres réelles. La deuxième condition est que la loi de Grashoff soit respectée, à savoir qu'une des barres, la plus courte, puisse effectuer une rotation continue, la somme des longueurs de la manivelle 2 et de la barre fictive étant préférentiellement inférieure à la somme des longueurs du coupleur 3 et du suiveur 4. La barre la plus courte est la manivelle 2. Donc on aura le mécanisme crankrocker dans lequel la manivelle 2 effectue un mouvement de rotation continue autour de son point de rotation et le suiveur 4 oscille autour de son point de rotation. Donc la manivelle 2 peut tourner en rotation continue et n'admet pas de position de blocage. Les positions extrêmes du suiveur oscillant 4 sont obtenues lorsque la manivelle 2 et le coupleur 3 sont alignés. [0026] La course du moteur est égale à l'angle de basculement du balancier ou bras de levier 7, 7a multiplié par sa longueur, c'est-à-dire son entraxe. Donc la hauteur du moteur suivant l'axe Z est indépendante de la longueur de la bielle 8, 8a. Cependant on respecte avantageusement une certaine longueur de la bielle 8, 8a afin de réduire l'inclinaison de celle-ci et de limiter les efforts latéraux qui augmentent les frottements entre piston et fût. Avec cette architecture, l'entraxe de la bielle 8, 8a qui devrait être supérieur à la course afin que le mécanisme fonctionne n'est plus une condition et on peut optimiser la hauteur suivant Z entre l'axe de rotation du balancier 7, 7a ou bras de levier et la tablature. Pour une même hauteur de compression des pistons 9, 9a, la hauteur entre l'axe de rotation du vilebrequin et la tablature qui était égale à: [Course/2 *(1 + À) + Hauteur de Compression] avec (1 + À) > 4 où À = L/R > 3 selon la règle métier, donc Hauteur suivant Z> 2*Course, sera égale ici à Course/2 + Entraxe bielle avec Entraxe Bielle REVENDICATIONS1. Moteur à combustion de véhicule automobile, comprenant au moins deux cylindres de combustion et un piston (9, 9a, 19, 19a,..., 29b, 29c) dans chaque cylindre, au moins un balancier (7, 7a,..., 27b, 27c) et des bielles (8, 8a, 18, 18a,..., 28b, 28c) disposées chacune entre un piston respectif (9, 9a, 19, 19a,..., 29b, 29c) et ledit au moins un balancier (7, 7a,..., 27b, 27c) de telle sorte qu'un mouvement de va-et-vient de chaque piston (9, 9a, 19, 19a,..., 29b, 29c) est transformé en mouvement de balancement dudit au moins un balancier (7, 7a,..., 27b, 27c), un arbre moteur (1) et un assemblage de liaison (2, 3, 4, 5, 6, 12,..., 26, 26a) entre ledit au moins un balancier (7, 7a,..., 27b, 27c) et l'arbre moteur (1) lequel assemblage de liaison (2, 3, 4, 5, 6, 12,..., 26, 26a) transforme un mouvement de balancement dudit au moins un balancier (7, 7a,..., 27b, 27c) en un mouvement rotatif de l'arbre moteur (1), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dits balanciers (7, 7a,..., 27b, 27c) et un engrenage (6, 16, 16a, 20, 20a, 26, 26a) assujettissant les positions desdits au moins deux balanciers (7, 7a,..., 27b, 27c) l'une à l'autre. 2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'engrenage (6, 16, 16a, 20, 20a, 26, 26a) est conformé de telle sorte que les pistons (9, 9a, 19, 19a,..., 29b, 29c) desdits au moins deux cylindres présentent un avancement identique dans leur cylindre respectif à tout moment. 3. Moteur à combustion selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux roues dentées (6, 16, 16a, 20, 20a, 26, 26a) dont une seul roue comporte un axe rotatif (5, 15, 25) transmettant un effort vers l'arbre moteur (1). 4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux couples de roues dentées (16, 16a, 26, 26a) dont chaque roue dentée collecte l'effort d'un piston respectif (19, 19a,..., 29b, 29c) du moteur, une première roue dentée additionnelle (20) engrenée dans une roue dentée d'un des deux couples (16, 16a, 26, 26a) et une deuxième roue dentée additionnelle (20a) engrenée dans une roue dentée de l'autre couple (16, 16a, 26, 26a). 5. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux roues dentées additionnelles (20, 20a) sont engrenées l'une dans l'autre. 6. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une seule roue additionnelle (20) porte un arbre (15) transmettant la rotation de la roue (20) vers l'arbre moteur (1). 7. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins quatre roues dentées (26, 26a) dont chaque roue dentée collecte l'effort d'un piston respectif (29, 29a) du moteur, et les quatre roues dentées (26, 26a) forment un quadrilatère dans lequel chaque couple de deux roues successives est constitués de deux roues engrenées l'une dans l'autre. 8. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une seule des quatre roues dentées (26, 26a) comporte un arbre de rotation (25) transmettant une rotation de la roue dentée (26, 26a) vers l'arbre de sortie (1). 9. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux couples de pistons (19, 19a,..., 29b, 29c) et une conformation dans laquelle les pistons (19, 19a,..., 29b, 29c) d'un couple produisent un effort dans une direction alignée mais contraire à une direction dans laquelle les pistons (19, 19a,..., 29b, 29c) de l'autre couple produisent un effort. 10. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes.