Brevet FR3035158A1 — publié le 20161021

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale la lubrification des 5 organes d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement une culasse de moteur à combustion interne. Elle concerne également un moteur à combustion interne comportant un bloc-cylindres, un carter d'huile fixé sous le bloc-cylindres, et une culasse fixée 10 par-dessus le bloc-cylindres. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Généralement, un bloc-moteur comprend un bloc-cylindres, lieu de la combustion du carburant avec l'air, un carter d'huile qui est placé sous le bloc-cylindres et qui renferme un lubrifiant, et une culasse qui recouvre le bloc- 15 cylindres et qui loge les conduits d'amenée de carburant et d'air dans le bloc- cylindres ainsi que les moyens permettant de réguler les débits de carburant et d'air injectés dans le bloc-cylindres. Un tel bloc-moteur est généralement équipé d'une pompe à huile qui puise le lubrifiant contenu dans le carter d'huile afin de l'injecter sur les différents 20 organes du moteur qui doivent être lubrifiés. Il est connu, afin de réduire le coût de fabrication du moteur et sa consommation en carburant, de chercher à réduire la quantité de lubrifiant que la pompe doit aspirer pour lubrifier les organes du moteur. En effet, si la quantité de lubrifiant à pomper est réduite, il est possible d'équiper le moteur d'une petite 25 pompe à huile, peu onéreuse et nécessitant peu d'énergie pour fonctionner. Pour aller plus loin dans le raisonnement, on pourrait chercher à se passer de pompe à huile, le lubrifiant étant alors amené dans la culasse et dans le bloc-cylindres par d'autres moyens. A titre d'exemple, on pourrait prévoir d'amener du lubrifiant jusque dans la culasse grâce aux projections d'huile générées par la 30 rotation du vilebrequin dans le carter d'huile. Malheureusement, ces seules projections ne permettraient pas de lubrifier correctement tous les organes du moteur, notamment ceux qui sont cachés par des éléments du carter du bloc-moteur. Ainsi, actuellement, l'utilisation d'une pompe à huile demeure nécessaire. 3035158 2 OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose de récupérer le lubrifiant utilisé pour lubrifier les organes logés dans la culasse, et de conduire par simple gravité ce lubrifiant vers 5 d'autres organes du moteur. Plus particulièrement, on propose selon l'invention une culasse de moteur à combustion interne, délimitant une cavité de récupération de lubrifiant, et comportant un conduit de lubrification et un conduit de trop-plein qui prennent naissance dans ladite cavité, à des hauteurs différentes. 10 On définit la hauteur des zones où prennent naissance les conduits en considérant la culasse dans la position qu'elle présentera lorsqu'elle sera assemblée au moteur et que ce moteur sera lui-même installé dans un véhicule automobile reposant par ses roues sur un sol horizontal. Le conduit de lubrification prend alors naissance dans la cavité à une hauteur inférieure à celle où prend 15 naissance le conduit de trop-plein. Ainsi, grâce à l'invention, la cavité permet de récupérer le lubrifiant préalablement utilisé pour lubrifier les organes logés dans la culasse. Le conduit de lubrification permet quant à lui, en utilisant simplement la gravité, de conduire ce lubrifiant vers d'autres organes de moteur qui doivent être 20 lubrifiés et qui sont situés à une hauteur inférieure à celle de la cavité. Le conduit de trop-plein permet enfin d'éviter que le lubrifiant ne déborde de la cavité. On comprend alors que, grâce au conduit de lubrification, le nombre d'organes à lubrifier en utilisant la pompe à huile est réduit. Ainsi est-il possible 25 d'utiliser dans le moteur une pompe à huile de taille réduite, voire même de se passer de pompe à huile. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de la culasse conforme à l'invention sont les suivantes : - ledit conduit de lubrification prend naissance au fond de ladite cavité ; 30 - la culasse comporte un bloc principal qui est issu de moulage d'une seule pièce et qui délimite ladite cavité ; - le conduit de lubrification comporte un insert fixé dans le bloc principal ; - en variante, le conduit de lubrification comporte un embout venant de formation d'une seule pièce avec le bloc principal ; 3035158 3 - encore en variante, la culasse comporte un bloc principal qui est issu de moulage d'une seule pièce, et une écope qui est rapportée sous le bloc principal et qui délimite ladite cavité ; - ladite écope est formée d'une seule pièce par moulage, de telle sorte qu'elle délimite lesdits conduits de lubrification et de trop-plein ; - le conduit de lubrification et le conduit de trop-plein s'étendent selon une même direction ; - le conduit de lubrification et le conduit de trop-plein présentent des extrémités libres aptes à être connectées à des conduits rapportés ; et - il est prévu deux conduits de trop-plein, qui prennent naissance à la même hauteur dans la cavité. L'invention concerne aussi un moteur à combustion interne, comportant un bloc-cylindres, un carter d'huile fixé sous le bloc-cylindres, au moins un organe à lubrifier, et une culasse telle que précitée, qui est fixée sur le dessus du bloc- cylindres, dont le conduit de lubrification est connecté audit organe à lubrifier, et dont le conduit de trop plein débouche vers le carter d'huile. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une partie d'une culasse conforme à l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une écope utilisée dans une variante de réalisation de la culasse conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une partie d'une culasse 1 d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne. De manière bien connue, un bloc-moteur comporte un bloc-cylindres qui délimite des cylindres, un carter d'huile qui est fixé sous le bloc-cylindres et qui renferme de l'huile destinée à lubrifier les différents organes du moteur, une culasse qui est fixée sur le bloc-cylindres et éventuellement un couvre-culasse qui recouvre la culasse. Classiquement, chaque cylindre loge un piston qui est adapté à coulisser selon un mouvement rectiligne alternatif (ou mouvement de va-et-vient) d'axe 3035158 4 confondu avec l'axe du cylindre. Ce piston est lié, par l'intermédiaire d'une bielle et d'une liaison excentrique, à un vilebrequin, de sorte que le mouvement rectiligne alternatif du piston permet d'entraîner en rotation le vilebrequin. La culasse 1, qui fait plus particulièrement l'objet de la présente 5 invention, comporte un corps 2 qui est ici obtenu par moulage d'une seule pièce (voir figure 1). Pour l'admission en air frais de chaque cylindre et pour l'échappement des gaz brûlés en dehors de chaque cylindre, le corps 2 de la culasse 1 est percé d'un conduit d'admission d'air et d'un conduit d'échappement de gaz brûlés (non 10 représentés). Pour réguler les débits d'arrivée d'air frais et de sortie des gaz brûlés dans chaque cylindre, la culasse 1 comporte des soupapes d'admission et des soupapes d'échappement (non représentées) adaptées à obturer les conduits d'admission d'air frais et d'échappement de gaz brûlés. Ces soupapes d'admission 15 et d'échappement sont classiquement commandées en position par des arbres à cames (non représentés) qui sont montés à rotation dans la culasse 1 et qui sont liés en rotation au vilebrequin par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement tel qu'une chaîne de distribution. Le bloc-moteur comprend par ailleurs un moyen de transfert d'huile 20 depuis le carter d'huile (situé dans le bas du bloc-moteur) jusqu'à une partie haute de la culasse. Cette huile est ensuite par exemple utilisée pour la lubrification des paliers de guidage des soupapes d'admission et d'échappement et/ou des arbres à cames puis pour la lubrification d'accessoires tels que les paliers d'une pompe à air ou d'un alterno-démarreur. Le transfert de l'huile depuis le carter d'huile dans le 25 bas du bloc-moteur jusqu'en partie supérieure de la culasse peut être effectué par exemple avec la chaine de distribution ou au moyen d'une pompe à huile de faible performance. L'invention propose alors de lubrifier les organes des accessoires autrement qu'en utilisant une pompe à huile, lesdits organes étant généralement 30 disposés à un niveau bas de la culasse lorsque le moteur est monté dans le véhicule pour présenter une différence de niveau entre l'amont formé par la partie supérieure de la culasse et l'aval formé par les organes d'accessoires favorable à l'écoulement de l'huile Pour cela, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de 3035158 5 l'invention, la culasse 1 présente une forme telle qu'elle délimite une cavité 10 (respectivement 110 sur la variante de la figure 2) de récupération de lubrifiant, et elle comporte un conduit de lubrification 20 (respectivement 120) et un conduit de trop-plein 30 (respectivement 130) qui prennent naissance dans ladite cavité 10, à 5 des hauteurs différentes. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le corps 2 de la culasse 1 est moulé de telle manière qu'il délimite lui-même cette cavité 10. Cette cavité 10 peut être située par exemple de telle manière qu'elle récupère une partie de l'huile utilisée pour lubrifier les paliers des soupapes et des 10 arbres à cames. Préférentiellement, elle est située de telle sorte qu'elle récupère une majorité de cette huile. Cette cavité 10 est ainsi ouverte sur sa face supérieure (pour que s'y écoule l'huile), et elle est fermée sur sa face inférieure et sur ses côtés par un fond 11 et par une paroi latérale 12 (pour éviter que l'huile ne s'en échappe). 15 Le conduit de lubrification 20 prend alors naissance dans le fond 11 de cette cavité 10. Il prend plus précisément naissance au point le plus bas de la cavité 10, appelé point de captage. Ce conduit de lubrification 20 est formé par un trou 22 situé au travers du corps 2 de la culasse 1, qui s'étend depuis le point de captage jusque sur la face 20 inférieure du corps 2. Ce trou 22, ici obtenu par une opération de perçage, présente une forme tronconique, de sommet tourné vers le bas. Le conduit de lubrification 20 comporte également un insert 21 tubulaire qui est rapporté dans ce trou 22. Cet insert 21 présente une face externe tronconique, de forme complémentaire de celle du trou 22. Il peut ainsi être 25 engagé en force dans le trou 22. L'extrémité libre inférieure de cet insert 21 est bordée par une nervure, ce qui permet d'y brancher un conduit rapporté d'amenée d'huile tel qu'une durite. Ce conduit permet ainsi de conduire l'huile depuis le conduit de lubrification 20 vers l'un au moins desdits organes à lubrifier. 30 On pourrait en variante prévoir que la culasse comporte davantage de conduits de lubrification, chacun connecté à un organe à lubrifier distinct. Le conduit de trop-plein 30 est quant à lui prévu pour éviter que la cavité 10 ne se remplisse trop. Dans le cas contraire, le risque serait en effet que le carter d'huile ne contienne plus suffisamment d'huile pour lubrifier le moteur. 3035158 6 Ce conduit de trop-plein 30 prend alors naissance dans la cavité 10 à une hauteur supérieure à celle du point de captage. Cette hauteur correspond à la hauteur maximale d'huile désirée dans la cavité 10 (cette hauteur maximale étant matérialisée par les pointillés 40 sur la figure 1). 5 Pour cela, le fond 11 de la cavité 10 présente un renflement 13 dont le sommet s'étend à cette hauteur maximale. Le conduit de trop-plein 30 est alors en partie formé par un trou 32 situé au travers du corps 2 de la culasse 1, de telle sorte que son extrémité supérieure débouche au sommet de ce renflement 13. Ce trou 32 présente ici une forme 10 tronconique, de sommet tourné vers le bas. Le conduit de trop-plein 30 comporte également un insert 31 tubulaire qui est rapporté dans ce trou 32. Cet insert 31 présente une face externe tronconique, de forme complémentaire de celle du trou 32. Il peut ainsi être engagé en force dans le trou 32. 15 L'extrémité libre inférieure de cet insert 31 est bordée par une nervure, ce qui permet d'y brancher une durite. Cette durite permet ainsi de conduire l'huile depuis le conduit de trop-plein 30 vers le carter d'huile. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le conduit de lubrification 20 et le conduit de trop-plein 30 s'étendent selon une même direction. 20 On peut prévoir que ces axes soient verticaux, afin d'assurer un bon écoulement de l'huile par gravité. En variante, ces axes pourraient être inclinés par rapport à la verticale (d'un angle préférentiellement compris entre 0 et 85 degrés). Dans le cas où l'on souhaite que ces axes s'étendent sensiblement 25 horizontalement, on pourra utiliser une écope 100 du type de celle représentée sur la figure 2. Cette figure 2 représente en effet un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le corps de la culasse est usiné de telle 30 manière qu'il présente, sur une partie de sa surface inférieure, soit une large ouverture d'écoulement, soit plusieurs trous d'écoulement, permettant à l'huile utilisée pour lubrifier les paliers des soupapes et des arbres à cames de s'écouler en dehors du corps, par gravité. La culasse comporte alors une écope 100 qui est fixée au-dessous du 3035158 7 corps de la culasse, sous cette large ouverture d'écoulement ou sous ces trous d'écoulement, afin de récupérer cette huile pour l'amener vers les organes du moteur à lubrifier. L'écope 100 délimite alors une cavité 110 ouverte sur sa face supérieure, 5 pour récupérer cette huile. Telle qu'elle est représentée sur la figure 2, cette écope 100 présente un fond 111 et une paroi latérale 112 qui borde ce fond 111 pour délimiter la cavité 110. Le fond 111 se présente ici sous la forme d'une paroi sensiblement plane, allongée en arc-de-cercle. En variante, il pourrait se présenter sous une forme 10 différente, en fonction de la forme de la large ouverture d'écoulement ou de la répartition des trous d'écoulement prévus dans le corps de la culasse. La tranche supérieure 113 de la paroi latérale 112 s'étend ici dans un plan, de manière qu'elle peut s'appliquer parfaitement contre la face inférieure plane du corps de la culasse, de manière étanche. 15 Le conduit de lubrification 120 prend alors naissance au niveau d'une première ouverture 121 située à cheval sur le fond 111 et sur la paroi latérale 112 de l'écope 100. Il prend plus précisément naissance au point le plus bas du fond 111 de l'écope 100, le reste du fond 111 de l'écope 100 formant une rampe adaptée à forcer l'huile à s'écouler vers ce conduit de lubrification 120. 20 Ce conduit de lubrification 120 présente une forme tubulaire. Son extrémité libre 123 est bordée par une nervure qui permet de connecter un conduit rapporté d'amenée d'huile. Ce conduit rapporté permet ainsi de conduire l'huile depuis le conduit de lubrification 120 vers l'un au moins desdits organes à lubrifier. Ce conduit de lubrification 120 s'étend ici selon un axe horizontal, mais il 25 pourrait aussi s'étendre selon un axe incliné vers le bas. Il est par ailleurs ici prévu deux conduits de trop-plein 130, qui évitent que l'écope 100 ne se remplisse complètement d'huile. Ces conduits de trop-plein 130 prennent alors naissance dans la cavité 110 à une hauteur correspondant à la hauteur maximale d'huile désirée dans la 30 cavité 110 (cette hauteur maximale étant matérialisée par les pointillés 140 sur la figure 2). Ces conduits de trop-plein 130 prennent plus précisément naissance au niveau de deux secondes ouvertures 131 prévues dans la paroi latérale 112 de l'écope, de part et d'autre de la première ouverture 121 et au-dessus de celle-ci. 3035158 8 Ces deux secondes ouvertures 131 sont ici situées de manière que leurs points le plus bas s'étendent à la hauteur maximale 140. Ici, ces conduits de trop-plein 130 s'étendent dans une direction sensiblement identique selon des axes horizontaux, mais ils pourraient aussi 5 s'étendre selon des axes inclinés vers le bas. Ils sont ouverts vers le haut, si bien qu'ils présentent chacun une section en U. Une fois l'écope 100 fixée au corps de la culasse, le corps vient refermer sur le dessus ces conduits de trop-plein 130, sur une partie de leurs longueurs. Ces conduits de trop-plein 130 sont enfilés, sur le reste de leurs 10 longueurs, dans des durites. Les extrémités libres 123 de ces conduits de trop- plein 130 sont à cet effet bordées par des nervures qui assurent une bonne tenue de ces durites. Ces durites permettent alors de conduire l'huile depuis les conduits de trop-plein 30 vers le carter d'huile. L'écope 100 est ici formée d'une seule pièce par moulage d'une matière 15 plastique. Elle pourrait en variante être réalisée autrement ou dans un matériau autre, par exemple en matière métallique. REVENDICATIONS1. Culasse (1) de moteur à combustion interne, délimitant une cavité (10 ; 110) de récupération de lubrifiant, caractérisée en ce qu'elle comporte un conduit de lubrification (20 ; 120) et un conduit de trop-plein (30 ; 130) qui prennent naissance dans ladite cavité (10 ; 110), à des hauteurs différentes. 2. Culasse (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit conduit de lubrification (20 ; 120) prend naissance au fond de ladite cavité (10 ; 110). 3. Culasse (1) selon l'une des revendications 1 et 2, comportant un bloc principal (2) qui est issu de moulage d'une seule pièce et qui délimite ladite cavité (10). 4. Culasse (1) selon la revendication 3, dans laquelle le conduit de lubrification (20) comporte un insert (21) fixé dans le bloc principal (2). 5. Culasse (1) selon la revendication 3, dans laquelle le conduit de lubrification (20) comporte un embout venant de formation d'une seule pièce avec le bloc principal (2). 6. Culasse (1) selon l'une des revendications 1 et 2, comportant un bloc principal qui est issu de moulage d'une seule pièce, et une écope (100) qui est rapportée sous le bloc principal et qui délimite ladite cavité (110). 7. Culasse (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite écope (100) est formée d'une seule pièce par moulage, de telle sorte qu'elle délimite lesdits conduits de lubrification et de trop-plein (120, 130). 8. Culasse (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le conduit de lubrification (20 ; 120) et le conduit de trop-plein (30 ; 130) s'étendent selon une même direction. 9. Culasse (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le conduit de lubrification (20 ; 120) et le conduit de trop-plein (30 ; 130) présentent des extrémités libres (23, 33 ; 123, 133) aptes à être connectées avec des conduits rapportés. 10. Culasse (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle il est prévu deux conduits de trop-plein (130), qui prennent naissance à la même hauteur dans la cavité (110). 11. Moteur à combustion interne, comportant un bloc-cylindres et un 3035158 10 carter d'huile fixé sous le bloc-cylindres, ainsi qu'au moins un organe à lubrifier, caractérisé en ce qu'il comporte une culasse (1) selon l'une des revendications précédentes, qui est fixée sur le dessus du bloc-cylindres, dont le conduit de lubrification (20 ; 120) est connecté audit organe à lubrifier, et dont le conduit de 5 trop-plein (30 ; 130) débouche vers le carter d'huile.