Brevet FR3016404A1 — publié le 20150717

Moteur borgne à combustion interne avec une étanchéité aux gaz améliorée [1] L'invention concerne un moteur borgne 5 combustion interne pour un véhicule automobile comprenant un dispositif d'étanchéité aux gaz améliorée. [2] Actuellement, comme illustré à la figure 1 ainsi que dans le document FR 2 972 381, un moteur borgne 1 à 10 combustion interne est l'ensemble constitué d'une partie culasse 2 et d'une partie carter cylindre 7 en une seule pièce obtenue par moulage. La partie culasse 2 comporte au moins un conduit d'échappement, ledit conduit débouchant dans un toit de chambre à combustion 26 qui forme une cavité 15 sensiblement conique et dont l'objet est d'améliorer la combustion. La partie culasse 2 comporte au moins une soupape qui ferme l'accès audit conduit d'échappement. La culasse 2 supporte également des dispositifs d'injection et d'allumage. 20 [003] La partie carter cylindre 7 comprend au moins une chambre cylindrique 8 verticale débouchant au niveau d'une extrémité haute dans la cavité du toit de chambre 26 dans la partie culasse 2 et débouchant dans son extrémité basse dans une chambre de bielle 9. La chambre cylindrique 8 25 est conformée pour accueillir une chemise 3 cylindrique. La chambre de bielle abrite un vilebrequin maintenu selon un axe horizontal par au moins un palier de vilebrequin 4 disposé transversalement par rapport à l'axe du vilebrequin. Le palier de vilebrequin 4 est fixé sur la partie carter 30 cylindre 7 par des dispositifs de fixation 24 situés de part et d'autre du palier de vilebrequin 4. [004] La chemise 3 est une pièce en forme de tube cylindrique en matière métallique dont un diamètre extérieur est inférieur ou égal à un diamètre de la chambre cylindrique 8, et une longueur est égale ou supérieure à une longueur de la chambre cylindrique 8. Un fois en place dans la chambre cylindrique 8, la chemise 3 et la chambre cylindrique 8 définissent entre elles une chambre d'eau 21 préférentiellement circulaire du circuit de refroidissement située en partie haute et une chambre d'air 22 circulaire du circuit d'admission d'air, disjointe de la chambre d'eau 21 par un bord proéminent et située en partie basse. Sur une paroi interne la chambre d'air 22 comporte au moins un orifice 35, percé préférentiellement dans une zone haute de la chambre d'air 22 et débouchant dans un alésage de la chemise 3, orifice 35 destiné au passage de l'air frais d'admission pour alimenter la chambre à combustion dans l'alésage de ladite chemise 3. Cet orifice est sensiblement à mi-hauteur dans la chemise 3. La chemise 3 comporte également, sur chaque bord proéminent des chambres d'eau 21 et d'air, une gorge circulaire 25 adaptée à accueillir un joint torique en matière élastomère, étanchéifiant les chambres d'eau 21 et d'air 22, exception faite de l'orifice 35. [005] Au montage, la chemise 3, équipée de joints 25, est emboitée dans la chambre cylindrique 8 par la chambre de bielle 9 bas du moteur 1. Elle est maintenue en place par un pilier 5 aménagé à cet effet sur le palier de vilebrequin 4. Le pilier 5 vient en appui sur une face 31 d'extrémité basse de la chemise 3, lors de la mise en oeuvre des dispositifs de fixation 24 du palier de vilebrequin 4 sur la partie carter cylindre 7 du moteur borgne 1. Ainsi, une face 32 d'extrémité supérieure de la chemise 3 est maintenue en appui sur un bord de la cavité du toit de chambre combustion 26 afin de réaliser une étanchéité aux gaz autour de la cavité du toit de chambre à combustion 26, entre cette cavité et la chambre d'eau 21. Afin d'assurer cette étanchéité aux gaz, les pressions de contact à une interface 27 entre le bord de la cavité 26 et la chemise 3 doivent être supérieures à une pression de combustion maximale avec un certain coefficient de sécurité pouvant régner au sein de la chambre de combustion. La chemise 3, prise en « sandwich » entre le palier de vilebrequin 4 et le bord de la cavité du toit de chambre à combustion 26 est comprimée afin d'assurer une pression de contact nécessaire pour l'étanchéité dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur borgne 1. [006] Etant donné que le bloc moteur est réalisé en aluminium et la chemise 3 en fonte, les dilatations thermiques à chaud conduisent à une perte de tension dans l'assemblage. Afin d'assurer une étanchéité aux gaz à chaud, il faut alors augmenter la compression de la chemise 3. Or, dans ce cas, les pressions de contact à froid croissent pouvant conduire à un risque de plastification dans la zone d'appui de la face 32 de la chemise 3 avec le bord de la cavité du toit de chambre à combustion 26 et, comme la réaction entre la face 31 de la chemise 3 et le pilier 5 du palier de vilebrequin 4 augmente, à un risque pour la tenue du palier de vilebrequin. [7] Un but de l'invention est de fournir un moteur borgne à combustion interne présentant une étanchéité aux gaz 30 améliorée tout en évitant les inconvénients précédents. [8] A cette fin, il est prévu, selon l'invention, un moteur borgne à combustion interne comportant au moins un cylindre comprenant une chambre cylindrique, une chemise rapportée emmanchée dans la chambre cylindrique et des paliers de vilebrequin sur lequel la chemise est en appui, le moteur comprenant en outre des moyens élastiques formant ressort interposés entre la chemise et le palier de vilebrequin de sorte que la chemise soit en appui sur le palier de vilebrequin via les moyens élastiques formant ressort. [009] Ainsi, les moyens élastiques formant ressort permettent d'absorber les dilatations thermiques des éléments en contact, dilatations sources des variations entre les pressions de contact à froid et les pressions de contact chaud, réduisant alors les risques de rupture du palier de 15 vilebrequin, d'une part, et, d'autre part, de plastification de la zone d'appui de la face supérieure de la chemise. [010] Avantageusement, mais facultativement, le moteur borgne à combustion interne selon l'invention comprend 20 au moins l'une des caractéristiques techniques supplémentaire suivante : - les moyens élastiques formant ressort sont fixés sur le palier de vilebrequin ; - les moyens élastiques formant ressort présentent 25 une raideur faible ; - les moyens élastiques formant ressort comprennent un ressort à lame ; - les moyens élastiques formant ressort comprennent des plots souples ; 30 - les plots souples sont réalisés en poly-éther- éther-cétone ou en polyamide-imide ; et, - les moyens élastiques formant ressort comportent une rondelle de type « Belleville ». [11] Il est aussi prévu, selon l'invention, un véhicule automobile comportant un moteur borgne à combustion interne présentant au moins l'une des caractéristiques précédentes. [12] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description ci-après de deux modes de réalisation de l'invention. Aux dessins annexés : La figure 1 est une vue en coupe d'un moteur borgne à combustion interne selon l'état de l'art ; La figure 2 est une vue en trois dimensions d'un assemblage chemise/palier mettant en oeuvre un premier mode de réalisation des moyens élastiques formant ressort d'un moteur 15 borgne selon l'invention ; - La figure 3 est une vue en trois dimension du premier mode de réalisation des moyens élastiques formant ressort ; - La figure 4 est une vue en trois dimensions d'un 20 deuxième mode de réalisation des moyens élastiques formant ressort montés sur un palier d'un moteur borgne selon l'invention ; et, La figure 5 est une vue en trois dimensions d'un assemblage chemise/palier mettant en oeuvre le deuxième mode 25 de réalisation des moyens élastiques formant ressort d'un moteur borgne selon l'invention. [013] Nous allons maintenant décrire en détails deux modes de réalisation de l'invention en référence aux figures 30 2 et 3, et aux figures 4 et 5 respectivement. Seuls les moyens élastiques formant ressort sont concernés par la description qui va suivre, ainsi que leur assemblage entre la chemise 3 et le palier de vilebrequin 40,400. Il est à noter que les ensembles ainsi formés sont installés dans un moteur borgne à combustion interne similaire à celui 1 qui a été décrit dans le préambule en référence à la figure 1. [014] Selon un premier mode de réalisation du moteur borgne à combustion interne selon l'invention, les moyens de élastiques formant ressort se présentent ici sous la forme d'une lame de ressort 6. Cette lame de ressort 6 est ici parallélépipédique allongée avec une épaisseur petite au regard des deux autres dimensions. La lame de ressort 6 présente, sur une longueur, une forme de dos d'âne avec une bosse 61 médiane et deux extrémités 63,64 comprenant chacune une ouverture sensiblement oblongue de réception 62. Ladite ouverture peut être, comme représentée en figure 3, en forme de « U ». La lame de ressort 6 est montée sur un palier de vilebrequin 40 qui comprend à cet effet une paire de piliers 41 situé de part et d'autre, de préférence, de manière symétrique à un axe vertical passant par et perpendiculaire à un axe de rotation d'un vilebrequin dans le palier de vilebrequin 40. Les piliers 41 s'étendent en saillie verticalement depuis une face supérieure du palier de vilebrequin 40 en direction de la face inférieure 31 de la chemise 3. Les piliers 41 sont venus de matière avec le palier de vilebrequin 40. Au niveau d'une extrémité libre supérieur, les piliers 41 comportent, chacun, un tenon 42 qui, lors d'un montage, est reçu dans les ouvertures de réception 62 de la lame de ressort 6. [015] La chemise 3 comporte au niveau de sa face inférieure 31 d'extrémité une oreille 33 s'étendant radialement en saillie depuis une paroi latérale externe de la chemise 3. Lors d'un montage, l'oreille 33 vient en appui sur un sommet de la bosse 61 de la lame de ressort 6. Ainsi la lame de ressort 6 se retrouve montée en série entre la chemise 3 et le palier de vilebrequin 40. En fonctionnement du moteur borgne à combustion interne selon l'invention ainsi équipé de la lame de ressort 6, cette dernière se déforme de manière élastique lors des dilatations thermiques de la chemise 3, de la partie culasse 2 et du palier de vilebrequin 4. [16] Maintenant, en référence aux figures 4 et 5, nous allons décrire un deuxième mode de réalisation du moteur borgne à combustion interne selon l'invention, les moyens de élastiques formant ressort se présentent, ici, sous la forme de plots 420 rapportés dans des orifices aménagés à cet effet à une extrémité libre 411 d'un pilier 410 d'un palier de vilebrequin 400. Une fois rapportés, les plots 420 s'étendent en saillie de l'extrémité libre 411 du pilier 410. [17] Le pilier 410 s'étend en saillie verticalement depuis une face supérieure du palier de vilebrequin 400 en direction de la face inférieure 31 de la chemise 3, et au droit d'un axe de rotation d'un vilebrequin dans le palier de vilebrequin 400. De plus, le pilier 410 est venu de matière avec le palier de vilebrequin 400. [018] Les plots 420 sont, ici, au nombre de deux, positionnés de manière symétrique d'un plan moyen du palier de vilebrequin 400 perpendiculaire à l'axe de rotation du vilebrequin. Une telle disposition permet d'interfacer le palier de vilebrequin 400 avec deux chemises 3 adjacentes du moteur borgne à combustion interne selon l'invention, chaque plot 420 étant dédié à une des chemises 3 adjacentes. [019] Comme pour le mode de réalisation précédent, la chemise 3 comporte au niveau de sa face inférieure 31 d'extrémité une oreille 33 s'étendant en saillie de manière centrifuge depuis une paroi latérale radialement externe de la chemise 3. L'oreille 33 présente une face d'appui 330. Lors d'un montage, l'oreille 33 a sa face d'appui 330 qui 5 vient en contact avec une extrémité libre de l'un des plots 420. Ainsi le plot 420 se retrouve monté en série entre la chemise 3 et le palier de vilebrequin 400. En fonctionnement du moteur borgne à combustion interne selon l'invention ainsi équipé du plot 420, ce dernier se déforme de manière 10 élastique lors des dilatations thermiques de la chemise 3, de la partie culasse 2 et du palier de vilebrequin 4. [20] Les plots 420 sont ici de forme cylindrique de révolution. Toutefois, ils peuvent présenter d'autres formes 15 de section polygonale ou non. D'autre part, les plots 420 sont réalisés dans un matériau thermoplastique comme du polyéther-éther-cétone (PEEK) ou du polyamide-imide (PAI). [21] Dans une variante de réalisation, les moyens 20 élastiques formant ressort comportent une rondelle de type « Belleville ». [22] Dans une autre variante de réalisation, les moyens élastiques formant un ressort comportent des ressorts 25 de type hélicoïdal. [23] De manière générale, les moyens élastiques formant ressort présentent une très faible raideur afin de compenser la dilatation thermique à chaud tout en limitant 30 l'accroissement des efforts dans l'assemblage des différents éléments dans le moteur borgne à combustion interne selon l'invention. La raideur desdits moyens élastiques est de façon préférentielle inférieure à 2000N/mm pour une cylindrée unitaire inférieure à 500cm3. [024] Selon un autre mode de réalisation non représenté, les moyens élastiques formant ressort sont en appui sur un élément d'appui qui peut être une plaque, fixé au carter, dans la chambre de bielle, à proximité du débouché de la chambre cylindrique. [025] Un tel moteur borgne à combustion interne selon l'invention est installé dans un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile. [026] Bien entendu, il est possible d'apporter l'invention de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS1. Moteur borgne à combustion interne (1) comportant au moins un cylindre (7) comprenant une chambre cylindrique 5 (8) disposée dans un carter, une chemise (3) rapportée emmanchée dans la chambre cylindrique, et un élément d'appui fixé au carter (4 ;40 ;400) sur lequel la chemise est en appui, caractérisé en ce que le moteur comprend en outre des moyens élastiques (6;420) formant ressort interposés entre la 10 chemise et l'élément d'appui fixé au carter de sorte que la chemise soit en appui sur ledit élément d'appui fixé au carter via les moyens élastiques formant ressort. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que les moyens élastiques formant ressort sont fixés sur l'élément d'appui fixé au carter. 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur comprend au moins un palier de 20 vilebrequin fixé au carter et formant l'élément d'appui fixé au carter. 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens élastiques formant 25 ressort présentent une raideur très faible. 5. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques formant ressort comprennent un ressort à lame (6). 30 6. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques formant ressort comprennent des plots souples (420). 7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les plots souples sont réalisés en poly-éther-éthercétone ou en polyamide-imide. 8. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques formant ressort comportent une rondelle de type « Belleville ». 9. Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, 10 caractérisé en ce que les moyens élastiques formant ressort comportent des ressorts de type hélicoïdal. 10. Véhicule automobile comportant un moteur thermique, caractérisé en ce que le moteur thermique est un 15 moteur borgne selon l'une des revendications 1 à 9.