Brevet FR3035149A1 — publié le 20161021

DISPOSITIF ANTI-BARBOTAGE D'UN VILEBREQUIN La présente invention concerne un dispositif anti-barbotage d'un vilebrequin compris dans moteur à combustion interne. L'invention concerne aussi un moteur à combustion interne comprenant un tel dispositif anti-barbotage ainsi qu'un véhicule automobile comprenant un tel moteur. 113 L'invention concerne également un procédé de fonctionnement du dispositif anti-barbotage. Généralement, un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprend un carter-cylindres à l'intérieur duquel sont disposées des 15 pièces mobiles telles qu'un vilebrequin, des paliers de vilebrequin, des bielles, des pistons ou encore un arbre à cames. Dans ce moteur ce carter-cylindres est assemblé avec un carter d'huile formant une enveloppe placée sous ce moteur servant notamment au stockage de l'huile de lubrification du moteur. 20 Ce moteur est pourvu d'un circuit de lubrification comprenant de manière classique une pompe entraînée par le vilebrequin. Cette pompe est prévue pour aspirer l'huile stockée dans le carter d'huile afin d'être filtrée puis transmise vers les pièces mobiles du moteur, l'huile retournant 25 ensuite par gravité dans le carter d'huile et ce, au travers de conduites appropriées. Cependant un tel moteur a pour inconvénient de présenter lors de son fonctionnement des pertes de puissance résultant d'un barbotage du 30 vilebrequin et en particulier des contrepoids du vilebrequin dans une nappe d'huile contenue dans le carter d'huile. De plus lorsque le véhicule 3035149 2 est en mouvement, un tel barbotage du vilebrequin est accentué par le déplacement de l'huile dans le carter d'huile. La présente invention vise à pallier de tels inconvénients liés aux moteurs 5 à combustion interne de l'état de l'art. Avantageusement, la présente invention permet de réduire des pertes par frottement d'un moteur à combustion interne notamment par les frottements des contrepoids du vilebrequin dans une nappe d'huile 113 contenue dans le carter d'huile. Dans ce dessein, le dispositif anti-barbotage d'un vilebrequin compris dans un moteur à combustion interne comprend : - un élément de séparation d'un carter d'huile du moteur en des 15 premier et deuxième compartiments qui est susceptible de collecter de l'huile de lubrification du moteur provenant de pièces mobiles du moteur, et - un élément d'évacuation de l'huile permettant de conduire ladite huile collectée du premier compartiment vers le deuxième 20 compartiment sous l'action dudit vilebrequin. Dans d'autres modes de réalisation : - le dispositif anti-barbotage est défini dans le carter d'huile ainsi que 25 dans un carter-cylindres du moteur ; - l'élément d'évacuation comprend un élément de réception correspondant à une première partie sensiblement recourbée de l'élément d'évacuation qui est défini dans une extrémité libre de l'élément d'évacuation ; 30 - l'élément d'évacuation comprend un élément de guidage de l'huile correspondant à une deuxième partie de l'élément d'évacuation qui 3035149 3 est défini dans une paroi latérale d'un carter-cylindres du moteur en s'étendant d'un élément de réception vers le deuxième compartiment du carter d'huile ; - l'élément de séparation comprend : 5 ^ une première extrémité définie dans une zone de liaison comprise entre le carter-cylindres et le carter d'huile, et/ou ^ une deuxième extrémité agencée à proximité de l'élément d'évacuation, notamment en dessous d'un élément de réception de l'élément d'évacuation ; - la deuxième extrémité de l'élément de séparation est apte à guider l'huile jusqu'à l'élément d'évacuation au droit des contrepoids du vilebrequin ; - l'élément de séparation a une forme générale sensiblement semicylindrique correspondant à la courbe enveloppe des trajectoires des contrepoids du vilebrequin, et - l'élément de séparation comprend un élément anti-remonté d'huile défini sur une face inférieure de cet élément de séparation, ledit élément anti-remonté formant un angle aigu avec ladite face inférieure, ledit angle étant défini en regard du deuxième compartiment. L'invention concerne également un moteur à combustion interne équipé d'un carter d'huile et d'un carter-cylindres, le moteur comprenant un tel dispositif anti-barbotage. L'invention concerne aussi, un procédé de fonctionnement d'un tel dispositif anti-barbotage d'un vilebrequin, comprenant les étapes suivantes : - collecte de l'huile de lubrification d'un moteur provenant de pièces mobiles du moteur par un élément de séparation dans un premier compartiment d'un carter d'huile ; 3035149 4 - conduite de l'huile collectée du premier compartiment vers un deuxième compartiment à partir d'un élément d'évacuation et sous l'action d'un vilebrequin du moteur. 5 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux figures, réalisé à titre d'exemple indicatif et non limitatif : la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale partielle d'un carter d'huile et d'un carter-cylindres d'un moteur à Io combustion interne équipé d'un dispositif anti-barbotage d'un vilebrequin selon le mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie A de la figure 1, et la figure 3 est un logigramme relatif à un procédé de 15 fonctionnement du dispositif anti-barbotage du vilebrequin. La description qui va suivre est faite en référence à un repère orthonormé (X, Y, Z) associé au moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel X est la direction longitudinale horizontale avant- 20 arrière du moteur, Y est la direction transversale droite-gauche qui est horizontale et perpendiculaire à X, et Z est la direction verticale conjointement perpendiculaire aux directions X et Y. Sur la figure 1 sont représentés un carter-cylindres 3 et un carter d'huile 2 25 d'un moteur 1 à combustion interne d'un véhicule automobile. Le carter-cylindres 3 comprend des pièces mobiles. Ces pièces mobiles correspondent de manière non exhaustive et non limitative à un vilebrequin 12, des tourillons du vilebrequin, des manetons 13b de bielle, des contrepoids 13a du vilebrequin, des paliers de vilebrequin, des 30 bielles, des pistons ou encore à un arbre à cames. 303 5 1 4 9 5 Dans le carter-cylindres 3 et le carter d'huile 2 est disposé un dispositif anti-barbotage 5 du vilebrequin 12. Un tel dispositif anti-barbotage 5 est agencé à la fois dans le carter-cylindres 3 et dans le carter d'huile 2. Ce dispositif anti-barbotage 5 comprend un élément de séparation 6a du 5 carter d'huile 2 du moteur 1 en des premier et deuxième compartiments 4a, 4b, et un élément d'évacuation 6b permettant de conduire l'huile 15 de lubrification du moteur 1 du premier compartiment 4a vers le deuxième compartiment 4b formant le fond 14 du carter d'huile 2 et ce, sous l'action notamment du vilebrequin 12. 10 Sur la figure 2, cet élément d'évacuation 6b comprend un élément de réception 10 et un élément de guidage 11. L'élément de réception 10 correspond à une première partie sensiblement recourbée de l'élément d'évacuation 6b qui est défini dans une extrémité libre de l'élément 15 d'évacuation 6b. L'élément de guidage 11 de l'huile 15 correspond quant à lui à une deuxième partie de l'élément d'évacuation 6b définie dans une paroi latérale du carter-cylindres 3 du moteur 1. Cet élément de guidage 11 s'étend selon la direction Z de l'élément de réception 10 vers le deuxième compartiment 4b du carter d'huile 2. 20 Dans ce dispositif anti-barbotage 5, l'élément de séparation 6a visible sur la figure 2, est agencé dans le carter d'huile 2 et le carter-cylindres 3. Plus précisément, l'élément de séparation 6a est situé au-dessus du niveau d'huile 15 contenue dans le deuxième compartiment 4b du carter d'huile 25 2. Cet élément de séparation 6a comprend : - une première partie compotant une première extrémité 7a de cet élément de séparation 6a qui est définie dans le carter d'huile 2, et 30 - une deuxième partie comportant une deuxième extrémité 7b de cet élément de séparation 6a qui est définie dans le carter-cylindres 3. 3035149 6 Cet élément de séparation 6a est réalisé sous une forme concave sensiblement similaire à celle d'une coque ou encore d'une écope. Plus précisément, l'élément de séparation 6a est conformé pour envelopper la partie inférieure du vilebrequin 12 formant les contrepoids 13a du 5 vilebrequin 12. Cet élément de séparation 6a a une forme générale sensiblement semi-cylindrique correspondant à la courbe enveloppe des trajectoires des contrepoids 13a du vilebrequin. L'élément de séparation 6a comprend également des faces inférieure et 10 supérieure 8a, 8b qui sont de préférence sensiblement parallèles entre elles. On notera cependant que la face inférieure 8b peut présenter une forme différente en étant par exemple plane. Dans cette configuration, la face supérieure 8a a alors une forme 15 sensiblement concave en coupe transversale de manière à présenter des surfaces inclinées sur lesquelles tout ou partie de l'huile 15 de lubrification provenant des pièces mobiles du moteur 1 peut glisser et s'étaler. Le volume d'huile 15 ainsi collecté sur la face supérieure 8a est suffisant pour être en contact avec les contrepoids 13a du vilebrequin. 20 La première extrémité 7a de l'élément de séparation 6a est reliée à une paroi latérale du carter d'huile 2 en étant située de préférence dans une zone de liaison 16 du carter-cylindres 3 avec le carter d'huile 2. La deuxième extrémité 7b est quant à elle positionnée à proximité de 25 l'élément d'évacuation 6b, de manière préférentielle au moins au droit des contrepoids, de telle manière que l'huile 15 collectée par l'élément de séparation 6a dans le premier compartiment 4a soit évacuée en direction de cet élément d'évacuation 6b. Plus précisément, la deuxième extrémité 7b est localisée en dessous de l'élément de réception 10 de l'élément 30 d'évacuation 6b. 3035149 7 Cette deuxième extrémité 7b présente : - dans une direction Z, un écart E2 avec l'élément d'évacuation 6b, et en particulier avec l'élément de réception 10, qui est compris entre 3 et 15 mm, et est de préférence de 12 mm, et 5 - dans une direction Y transversale, un écart El avec l'élément d'évacuation 6b, et en particulier avec l'élément de guidage 11, qui est compris entre 3 et 15 mm, et est de préférence de 12 mm. En outre, la deuxième extrémité 7b et l'élément de réception 10 10 présentent respectivement des hauteurs hl et h2 par rapport au fond 14 du carter d'huile 2 qui sont différentes. Plus précisément, la hauteur h2 est sensiblement supérieure à la hauteur h1. On notera que la différence entre ces deux hauteurs hl et h2 est sensiblement égal à l'écart E2. 15 L'élément de séparation 6a est agencé dans le carter-cylindres 3 et le carter d'huile 2 de manière à éviter tout contact avec les pièces mobiles du moteur 1, à savoir principalement les contrepoids 13a du vilebrequin 12. Pour ce faire, la face supérieure 8a présente un écart E3 avec les contrepoids 13a du vilebrequin. L'écart E3 est compris entre environ 3 et 20 5 mmm, et est de préférence de 4 mm. La face supérieure 8a de l'élément de séparation 6a est définie de manière à ce que les contrepoids 13a du vilebrequin soient en contact avec l'huile 15 collectée sur la face supérieure 8a de l'élément de séparation 6a. Au droit des contrepoids, la face supérieure 8a de la deuxième extrémité 25 est apte à guider le déplacement de l'huile jusqu'à l'élément d'évacuation 6b. Dans leur mouvement de rotation, les contrepoids sont en partie plongés dans une nappe d'huile reçue par la face supérieure 8a de l'élément de 30 séparation. Par les frottements entre lesdits contrepoids et l'huile, ladite huile est déplacée selon le sens de rotation du vilebrequin et guidée par 3035149 8 la face supérieure 8a de la deuxième extrémité 7b jusqu'à l'élément d'évacuation 6b. Ainsi que nous l'avons vu, la face supérieure 8a de l'élément de 5 séparation 6a est apte à collecter l'huile 15 provenant des pièces mobiles du moteur 1. S'agissant de la face inférieure 8b, elle comprend un élément anti-remonté 9 d'huile 15. Cet élément anti-remonté 9 est situé dans la deuxième partie de l'élément de séparation 6a sur la face inférieure 8b, de préférence à proximité de la deuxième extrémité 7b de 10 cet élément de séparation 6a. A titre d'exemple cet élément anti-remonté 9 est localisé à une distance D de cette deuxième extrémité 7b, la distance D mesurant environ 25 mm. L'élément anti-remonté 9 forme avec la face inférieure 8b un angle a aigu 15 positionné en regard du deuxième compartiment 4b. Cet angle a est compris entre environ 60 et 100 degrés, et est de préférence de 80 degrés. Avantageusement, un tel élément de séparation 6a permet de limiter les 20 mouvements de l'huile 15 comprise dans le deuxième compartiment 4b lors des accélérations longitudinales et transversales du véhicule de manière à éviter l'aération de l'huile 15 par les gaz contenus dans le carter d'huile 2. Cet élément de séparation 6a contribue également à éviter que l'huile 15 vienne au contact des pièces mobiles du carter- 25 cylindres 3. Le dispositif anti-barbotage 5 est réalisé lors du processus de fabrication du carter-cylindres 3 et du carter d'huile 2, lors notamment de procédés de moulage. De tels procédés sont mis en oeuvre à partir d'un moule 30 permanent (métallique) ou d'un moule destructible (moule en sable ou en sel résorbable). 303 5 1 4 9 9 De manière alternative, le dispositif anti-barbotage 5 peut correspondre à un ensemble de pièces rapportées au carter d'huile 2 et au carter-cylindres 3, comprenant l'élément de séparation 6a et l'élément d'évacuation 6b. Ces pièces rapportées sont par exemple des pièces 5 monobloc réalisées en polymère moulé ou encore en matière métallique par exemple en cuivre, nickel, aluminium ou leurs alliages. En référence à la figure 3, un aspect de l'invention concerne un procédé de fonctionnement du dispositif anti-barbotage 5 du vilebrequin 12 10 comprenant une étape initiale de démarrage 17 du moteur 1 qui vise à mettre le moteur 1 en état de fonctionnement. Lors du fonctionnement du moteur 1, le vilebrequin 12 est entraîné dans un mouvement de rotation qui est réalisé dans le sens horaire en 15 référence à la flèche visible sur la figure 1. Lors d'une étape de collecte 18, l'huile 15 provenant des pièces mobiles du moteur 1 est récupérée dans le premier compartiment 4a du carter d'huile 2 sur la face supérieure 8a de l'élément de séparation 6a. Cette 20 huile 15 récupérée forme un volume d'huile 15 avec lequel le vilebrequin 12 et en particulier les contrepoids 13a du vilebrequin sont en contact. Lors d'une étape de conduite 19, l'huile 15 est alors entraînée par le vilebrequin 12 en rotation et en particulier par les contrepoids 13a de ce 25 dernier vers la deuxième extrémité 7b de l'élément de séparation 6a jusqu'à l'élément de réception 10 selon le sens des flèches visibles sur la figure 2. Cet élément de réception 10 canalise l'huile 15 reçue de sorte à l'orienter en tout ou partie vers l'élément de guidage 11 de l'élément d'évacuation 6b. L'huile 15 provenant de l'élément de réception 10 est 30 alors conduite par gravité vers le deuxième compartiment 4b en étant dirigée par l'élément de guidage 11 selon le sens des flèches visibles sur 3035149 10 la figure 2. On notera que lors du passage de l'huile 15 du premier compartiment 4a vers le deuxième compartiment 4b, l'élément antiremonté 9 empêche l'huile 15 de repasser dans le premier compartiment 4a. 5 Par la suite, l'huile 15 comprise dans le deuxième compartiment 4b peut alors être aspirée par une pompe à huile d'un circuit de lubrification du moteur 1 qui peut être disposée soit à l'intérieur soit à l'extérieur du carter d'huile 2 afin que cette huile 15 soit réinjectée au niveau des pièces 10 mobiles du moteur 1. Par la suite, les étapes de collecte 18 et de conduite 19 sont alors de nouveau réalisées. L'invention permet ainsi de réduire de manière conséquente la puissance consommée par la pompe à huile du circuit de lubrification ainsi que de 15 limiter l'aération de l'huile 15 par les gaz contenus dans le carter d'huile 2 qui contribuent à accélérer le vieillissement de l'huile 15. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été explicitement décrit, mais elle en inclut les diverses variantes et 20 généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif anti-barbotage (5) d'un vilebrequin (12) compris dans un moteur (1) à combustion interne comprenant : - un élément de séparation (6a) d'un carter d'huile (2) du moteur (1) en des premier et deuxième compartiments (4a, 4b) qui est susceptible de collecter de l'huile (15) de lubrification du moteur (1) provenant de pièces mobiles du moteur (1), et - un élément d'évacuation (6b) de l'huile (15) permettant de Io conduire ladite huile (15) collectée du premier compartiment (4a) vers le deuxième compartiment (4b) sous l'action dudit vilebrequin (12). 2. Dispositif anti-barbotage (5) selon la revendication 15 précédente, caractérisé en ce qu'il est défini dans le carter d'huile (2) ainsi que dans un carter-cylindres (3) du moteur (1). 3. Dispositif anti-barbotage (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'évacuation 20 (6b) comprend un élément de réception (10) correspondant à une première partie sensiblement recourbée de l'élément d'évacuation (6b) qui est défini dans une extrémité libre de l'élément d'évacuation (6b). 4. Dispositif anti-barbotage (5) selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'évacuation (6b) comprend un élément de guidage (11) de l'huile (15) correspondant à une deuxième partie de l'élément d'évacuation (6b) qui est défini dans une paroi latérale d'un carter-cylindres (3) du moteur (1) en s'étendant d'un élément de réception (10) vers le deuxième compartiment (4b) du 30 carter d'huile (2). 3035149 12 5. Dispositif anti-barbotage (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de séparation (6a) comprend : - une première extrémité (7a) définie dans une zone de liaison (16) 5 comprise entre le carter-cylindres (3) et le carter d'huile (2), et/ou - une deuxième extrémité (7b) agencée à proximité de l'élément d'évacuation (6b), notamment en dessous d'un élément de réception (10) de l'élément d'évacuation (6b). 6. Dispositif anti-barbotage (5) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième extrémité (7b) de l'élément de séparation est apte à guider l'huile jusqu'à l'élément d'évacuation au droit des contrepoids du vilebrequin. 7. Dispositif anti-barbotage (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de séparation (6a) a une forme générale sensiblement semi-cylindrique correspondant à la courbe enveloppe des trajectoires des contrepoids (13a) du vilebrequin (12). 8. Dispositif anti-barbotage (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de séparation (6a) comprend un élément anti-remonté (9) d'huile (15) défini sur une face inférieure (8b) de cet élément de séparation (6a), ledit élément anti-remonté (9) formant un angle (a) aigu avec ladite face inférieure (8b), ledit angle (a) étant défini en regard du deuxième compartiment (4b). 9. Moteur (1) à combustion interne équipé d'un carter d'huile 30 (2) et d'un carter-cylindres (3), le moteur (1) comprenant un dispositif antibarbotage (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 3035149 13 10. Procédé de fonctionnement d'un dispositif anti-barbotage (5) d'un vilebrequin (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant les étapes suivantes : - collecte (18) de l'huile (15) de lubrification d'un moteur (1) 5 provenant de pièces mobiles du moteur (1) par un élément de séparation (6a) dans un premier compartiment (4a) d'un carter d'huile (2) ; - conduite (19) de l'huile (15) collectée du premier compartiment (4a) vers un deuxième compartiment (4b) à 10 partir d'un élément d'évacuation (6b) et sous l'action d'un vilebrequin (12) du moteur (1).