Brevet FR3038025A1 — publié le 20161230

Module d'arbre d'équilibrage d'un moteur à combustion et moteur à combustion. La présente invention concerne un module d'arbre d'équilibrage d'un 5 moteur à combustion et un moteur à combustion comprenant un tel module. Les moteurs à combustion (interne) sont bien connus. Ils comportent plusieurs arbres, y compris des arbres d'équilibrage, des arbres à came ou le vilebrequin du moteur. Les moteurs à combustion interne peuvent notamment comprendre des 10 systèmes d'équilibrage, qui permettent de compenser les vibrations du moteur dues au déplacement des pistons. Un moteur à combustion comprend parfois un seul arbre d'équilibrage, mais plus généralement deux arbres d'équilibrage entraînés en rotation en opposition de phase par une roue dentée du vilebrequin du moteur à combustion. Les arbres d'équilibrage comprennent généralement 15 au moins une masse excentrée, qui occasionne des charges radiales et axiales croissant avec la vitesse de rotation des arbres d'équilibrage. Les arbres d'équilibrage sont généralement montés dans des supports du moteur à combustion via des paliers lisses, des roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux. Il est connu notamment par le document US-A-2011/0247581 20 que l'on peut équiper les arbres d'équilibrage de roulements à une seule rangée de billes. Les arbres d'équilibrage sont souvent montés en proximité du vilebrequin ou de l'arbre à cames dans le carter ou dans la culasse du bloc-moteur. Le document DE 103 32 630 B4 propose un module d'arbre d'équilibrage 25 comportant des paliers et un couvercle adapté à être monté sur le carter du moteur. Le couvercle est fait de fonte grise, est assez lourd et produit un haut niveau sonore. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un module d'arbre d'équilibrage plus léger et plus flexible tout en réduisant le niveau 30 sonore. 3038025 201500150 2 À cet effet, l'invention concerne un module d'arbre d'équilibrage d'un moteur à combustion destiné à être monté sur l'extérieur d'un bloc-moteur, le module comportant un arbre d'équilibrage, un boîtier de module et un ensemble de palier pour maintenir l'arbre d'équilibrage de manière rotative sur le boîtier de module. Les inventeurs proposent que le boîtier de module soit composé au moins partiellement de matière plastique. Le module d'arbre d'équilibrage peut ainsi être réalisé avec un poids inférieur et d'une manière plus flexible. De plus, la matière plastique peut réduire le niveau sonore. Dans le cadre de cette description, le bloc-moteur est défini comme comportant le bloc-cylindres ou bloc de base, la culasse et le carter. Le module est une composante adaptée à être montée sur une de ces dernières composantes. Dans un mode de réalisation préféré, le carter comporte des logements de palier pour le montage des paliers de l'ensemble de palier, les logements étant réalisés comme des inserts métalliques. Ainsi, le boîtier de module peut être réalisé comme boîtier hybride comportant des inserts métalliques renforçant les parties soumises aux plus fortes contraintes. De plus, l'invention propose que le carter comporte des inserts métalliques comportant des trous ou alésages pour recevoir des moyens de fixation pour fixer le boîtier de module sur l'extérieur du bloc-moteur, par exemple des vis. Dans un mode de réalisation préféré de ce module, au moins un des inserts métalliques se présente sous la forme d'une traverse comportant des logements de palier ainsi que des trous pour recevoir des moyens de fixation pour fixer le boîtier de module sur l'extérieur du bloc-moteur. De préférence, les inserts métalliques sont surmoulés. On peut ainsi obtenir un ancrage fiable des inserts métalliques. La rigidité du boîtier peut être augmentée en utilisant une matière plastique avantageusement renforcée par des fibres ou un/des tissus de renfort 3038025 201500150 3 en matières appropriées telles que le verre, la céramique, le kevlar le carbone ou le lin. De plus, l'arbre d'équilibrage peut comporter une came pour déplacer un piston d'une pompe à huile. Dans ce cas, un roulement ou palier additionnel 5 peut être placé entre un balourd de l'arbre d'équilibrage et la came. Dans un mode de réalisation préféré, le module est adapté à être monté sur les côtés latéraux d'un bloc-cylindres du bloc-moteur. En outre, l'intérieur du module peut être lubrifié à l'huile moteur ou peut être sec, c'est-à-dire être adapté à être isolé de la chambre à huile du bloc-moteur, et l'ensemble de palier 10 peut comporter des paliers lubrifiés à vie. Dans un mode de réalisation préféré, au moins un des paliers de l'ensemble de palier est un palier à roulement. Les paliers lubrifiés à vie sont, en soi, bien connus et sont munis de deux flasques d'étanchéité contentant une réserve de lubrifiant dans la chambre de 15 roulement entre ces deux flasques d'étanchéité. Suite à de la lubrification à huile continue dans le bloc-moteur, l'utilisation de roulements lubrifiés à vie dans cet environnement lubrifié n'est pas du tout évidente. Les désavantages sont les coûts additionnels et le frottement additionnel des joints d'étanchéité et du lubrifiant de la réserve, en particulier lorsqu'il s'agit de la graisse. De préférence, 20 le lubrifiant est de la graisse. Cependant, ces désavantages sont, au moins dans certains cas, surcompensés par les avantages, notamment la possibilité d'éviter des canaux de lubrification pour les roulements et d'utiliser une pompe à huile plus économique. En conséquence, la taille totale du moteur peut être diminuée et son architecture devient plus flexible grâce à l'indépendance de l'huile moteur. 25 De plus, la consommation d'énergie par l'arbre d'équilibrage suite à la projection d'huile par l'arbre à came peut être réduite. Finalement, la pollution de l'huile moteur est réduite. De préférence, le boîtier de module comporte des nervures de renforcement réalisés en la matière plastique. 3038025 201500150 4 De préférence, l'arbre est maintenu dans le module de manière à ce qu'une extrémité de l'arbre sorte du module et comporte des moyens pour entraîner l'arbre. Ces moyens peuvent être des roues dentées ou des poulies. Dans un mode de réalisation préféré de ce module, le module comporte 5 deux arbres d'équilibrage à direction de rotation opposée. Un autre aspect de l'invention concerne un moteur à combustion comportant un module d'arbre d'équilibrage comme décrit ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation, pris à titre d'exemples nullement 10 limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une illustration schématique d'un module d'arbre d'équilibrage selon l'invention ; - La figure 2 est une coupe schématique du module d'arbre d'équilibrage selon la figure 1; 15 - La figure 3 est une coupe schématique d'un module pour montage sur un carter d'un moteur à combustion selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 est une vue en perspective du module selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. 20 Les figures 1 et 2 sont des illustrations schématiques d'un module d'arbre d'équilibrage d'un moteur à combustion adapté à être monté sur l'extérieur d'un bloc-moteur 30. Le module comporte deux arbres d'équilibrage 10, 10', un boîtier de module 12 et un ensemble de palier pour maintenir les arbres d'équilibrage 10, 10' de manière rotative sur le boîtier de module 12. 25 Le boîtier de module 12 est composé partiellement d'un corps en matière plastique 12a et comporte des logements 12b de palier pour le montage des paliers 14a, 14b, 14c de l'ensemble de palier, les logements 12b étant réalisés comme des inserts métalliques 26 avec des parties creuses semi-circulaires adaptées à coopérer avec des parties creuses semi-circulaires du bâti du bloc- 30 moteur (non représenté) pour maintenir des paliers 14a, 14b, 14c. 3038025 201500150 5 Dans la forme de réalisation selon les figures 1 et 2, les inserts métalliques 26 sont surmoulés par la matière plastique 28 et les inserts métalliques 26 se présentent chacun sous la forme d'une traverse comportant les logements 12b de palier ainsi que des trous ou alésages 18a, 18b, 18c, 18d 5 pour recevoir des vis de fixation pour fixer le boîtier de module 12 sur l'extérieur du bloc-moteur 30. Dans des autres modes de réalisation, des inserts sous forme d'entretoises peuvent être prévus pour recevoir des vis de fixation (non représentées). Le boîtier de module 12 est réalisé de manière très rigide en utilisant une 10 matière plastique 28. Cette matière plastique est avantageusement renforcée par des fibres ou un/des tissus de renfort en matières appropriées telles que le verre, la céramique, le kevlar le carbone ou le lin. L'ensemble de palier comporte les trois paliers 14a, 14b, 14c, 14a', 14b', 14c' par arbre pour maintenir les arbres 10, 10' de manière rotative dans le 15 boîtier de module 12. Avantageusement, les paliers 14a, 14b, 14c sont des paliers à roulement comportant chacun au moins une bague intérieure montée sur l'arbre 10, 10' et une bague extérieure supportée par le bloc-moteur et au moins une rangée d'éléments roulants dans une chambre de roulement entre les deux bagues de chacun des paliers à roulements. 20 Le moteur à combustion comprend un vilebrequin (non représenté) dont une extrémité est munie d'une roue dentée ou d'une poulie, entraînée par une chaîne, une courroie ou une autre roue dentée. Les arbres 10, 10' sont maintenus dans le boîtier de module 12 de manière à ce qu'une extrémité de l'arbre sorte du module et comporte une roue dentée 20, 20' pour entraîner 25 l'arbre 10, 10'. La roue dentée du vilebrequin est en prise avec une des roues dentées 20, 20' des arbres d'équilibrage 10, 10', qui est monté en libre rotation dans trois supports du boîtier de module 12. La rotation de l'arbre d'équilibrage 10 dans les supports est permise par les trois paliers 14a, 14b, 14c à double rangée 30 d'éléments roulants sur un premier côté de la roue dentée 20 à profil hélicoïdal. Chacun des paliers est un palier à roulement à double rangée de billes. 3038025 201500150 6 L'arbre d'équilibrage 10, 10' comporte une masse excentrée ou balourd 42 qui permet d'obtenir la compensation désirée des vibrations dues au déplacement des pistons du moteur à combustion interne, qui ne sont pas représentés pour des raisons de clarté. 5 En pratique, le moteur à combustion comporte deux arbres d'équilibrage 10 et chacun de ces arbres d'équilibrage peut être monté libre en rotation en utilisant trois ou quatre paliers 14a, 14b, 14c, dont deux peuvent être placés sur les deux côtés du balourd 42. Les inserts métalliques portent des alésages 18a, 18b, 18c, 18d pour 10 monter le module sur une ouverture de la paroi du bâti du bloc-moteur 30 délimitant un espace lubrifié à l'huile du moteur à combustion. Comme le boîtier du module 12a est ouvert sur le côté du bloc-moteur, l'huile moteur va circuler dans le module 12. Malgré le fait que les paliers 14a, 14b, 14c sont montés en contact avec 15 un espace du moteur lubrifié à l'huile, par exemple dans l'espace du vilebrequin, les paliers 14a, 14b, 14c comportent des joints d'étanchéité 14a1, 14a2, 14b1, 14b2, 14c1, 14c2 et sont lubrifiés à vie. Les figures 3 - 4 montrent d'autres modes de réalisation de l'invention dont la description suivante se limite à des différences par rapport au premier 20 mode de réalisation décrit ci-dessus. Pour les aspects et détails restant inchangés, il est fait référence au premier mode de réalisation. La figure 3 est une coupe schématique d'un module 12 pour montage sur un carter d'un moteur à combustion comportant un ensemble de palier selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans le deuxième mode de 25 réalisation, le boîtier de module 12a est fermé et comporte aussi une paroi sur le côté destinée à être vissé sur le bâti du bloc-moteur. L'arbre 10 est maintenu par trois paliers 14a, 14b, 14c dont les paliers 14a et 14b sont des roulements à rouleaux cylindriques et le palier 14c est un roulement à billes. 3038025 201500150 7 Un espace intérieur du module délimité par la paroi du bloc-moteur et les surfaces intérieures du module 12 accueillant les arbres 10, 10' est sec, c'est à dire sans lubrification à huile. La figure 4 est une vue en perspective du module selon le deuxième 5 mode de réalisation de l'invention. Dans les modes de réalisations de l'invention décrits précédemment, les paliers sont des paliers à roulement avec comme éléments roulants des rouleaux cylindriques ou des billes. D'autres éléments roulants peuvent être envisagés, comme par exemple des aiguilles, des rouleaux coniques ou des 10 rouleaux sphériques. Dans les modes de réalisations de l'invention décrits précédemment, la bague intérieure du palier est une pièce distincte de l'arbre sur lequel elle siège, et la bague extérieure du roulement est une pièce distincte du logement dans lequel elle est installée. Toutefois, la bague intérieure et/ou la bague extérieure 15 peut être formée de matière avec l'arbre et/ou le logement. Alternativement, tout ou partie des paliers peuvent être des paliers lisses c'est-à-dire sans élément roulant ou glissant interposés entre les bagues intérieure et extérieure du roulement. Tout ou partie des paliers sont de préférence des paliers radiaux, mais il 20 pourrait tout aussi bien s'agir de paliers axiaux ou à contacts obliques. Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes décrits ci-dessus dessus peuvent être combinées dans le cadre de la présente invention tel que défini dans les revendications. REVENDICATIONS1. Module d'arbre d'équilibrage d'un moteur à combustion adapté à être monté sur l'extérieur d'un bloc-moteur, le module comportant au moins un arbre d'équilibrage (10, 10'), un boîtier de module (12) et un ensemble de palier pour maintenir l'arbre d'équilibrage (10, 10') de manière rotative sur le boîtier de module (12), caractérisé en ce que le boîtier de module (12) est composé au moins partiellement de matière plastique (28). 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de module (12) comporte des inserts métalliques (26). 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier de module (12) comporte des logements de palier pour le montage des paliers (14a, 14b, 14c) de l'ensemble de palier, les logements étant réalisés comme des inserts métalliques (26). 4. Module selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le boîtier de module (12) comporte des inserts métalliques (26) comportant des alésages (18a, 18b, 18c, 18d) pour recevoir des moyens de fixation pour fixer le boîtier de module (12) sur l'extérieur du bloc-moteur. 5. Module selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu' au moins un des inserts métalliques (26) se présente sous la forme d'une traverse comportant des logements de palier ainsi que des alésages(18a, 18b, 18c, 18d) pour recevoir des moyens de fixation pour 3038025 201500150 9 fixer le boîtier de module (12) sur l'extérieur du bloc-moteur. Module selon une des revendications 2 - 5 caractérisé en ce que les inserts métalliques (26) sont surmoulés par de la matière plastique. Module selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique (28) est renforcée par des fibres de renfort verre, céramique, kevlar, carbone ou lin. Module selon une des revendications 1 - 6, caractérisé en ce que la matière plastique (28) est renforcée par un tissu de renfort en verre, céramique, kevlar, carbone ou lin. Module selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intérieur du module est adapté à être isolé d'une chambre à huile du 20 bloc-moteur et que l'ensemble de palier comporte des paliers(14a, 14b, 14c) lubrifiés à vie. 10. Moteur à combustion lubrifié à l'huile comportant un module d'arbre d'équilibrage selon une des revendications précédentes. 25 6. 5 7. 10 8. 159.