Brevet FR3049998A1 — publié le 20171013

SYSTEME DE VARIATION DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE MUNI D'UN DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT [0001] La présente invention porte sur un système de variation du taux de compression d'un moteur à combustion interne muni d'un dispositif d'amortissement. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine de véhicules automobiles. [0002] On connaît des systèmes de variation du taux de compression en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. Ces systèmes de variation du taux de compression comportent un ensemble de pièces excentriques montées sur les manetons du vilebrequin de manière à coopérer chacune avec une extrémité de bielle. Un système de commande de la position angulaire des pièces excentriques comporte un arbre d'actionnement et une cascade de pignons montée entre l'arbre d'actionnement et la pièce excentrique située du côté de l'arbre d'actionnement. En outre, à travers les tourillons du vilebrequin, des arbres et des pignons de transfert transmettent la même cinématique de la pièce excentrique de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques. [0003] Toutefois, les arbres de transfert entre chaque pièce excentrique sont légèrement flexibles dans la mesure où ils ne sont pas parfaits. En conséquence, une excitation d'un excentrique extrême par une combustion du moteur va engendrer des torsions importantes suivant toute la longueur du système. De telles contraintes sont susceptibles de faire entrer le système en résonance et de provoquer ainsi sa détérioration. [0004] L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un vilebrequin de moteur à combustion interne comportant: - une pluralité de manetons et de tourillons, - des pièces excentriques montées rotatives chacune sur un palier d'un maneton, - un système de commande apte à contrôler une position angulaire d'une première pièce excentrique coopérant avec un pignon du système de commande, - un alésage traversant axialement de part en part les tourillons pour autoriser le montage d'arbres de transfert de mouvement, - chaque arbre de transfert de mouvement étant muni d'un pignon à chacune de ses extrémités engrenant avec deux pièces excentriques consécutives pour transmettre le 3049998 2 mouvement de rotation imposé à la première pièce excentrique par le système de commande de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques depuis la première pièce excentrique jusqu'à une dernière pièce excentrique, caractérisé en ce que le vilebrequin comporte en outre un dispositif d'amortissement situé 5 du côté de la dernière pièce excentrique. [0005] L'invention permet ainsi, par l'intégration du dispositif d'amortissement au vilebrequin, de réduire le couple de torsion appliqué sur les arbres de transfert lors d'une combustion du moteur à combustion interne. L'invention permet ainsi d'améliorer la tenue mécanique du système tout en minimisant les risques de le faire entrer en résonance. 10 [0006] Selon une réalisation, le dispositif d'amortissement comporte : - un pignon engrenant avec la dernière pièce excentrique, le pignon étant monté sur un arbre de maintien positionné à l'intérieur d'un tronçon de l'alésage traversant, et - un dispositif de frottement monté en périphérie externe de l'arbre de maintien pour frotter avec l'intérieur du tronçon de l'alésage traversant. 15 [0007] Selon une réalisation, le dispositif de frottement est constitué par un joint torique réalisé dans un matériau élastomère. [0008] Selon une réalisation, le dispositif d'amortissement comporte un roulement monté sur l'arbre de maintien. [0009] Selon une réalisation, le roulement est disposé entre le pignon et le joint torique. 20 [0010] Selon une réalisation, le dispositif d'amortissement comporte un moyen d'arrêt axial du pignon. [0011] L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne comportant un vilebrequin tel que précédemment défini. [0012] L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un moteur 25 à combustion interne tel que précédemment défini. [0013] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 3049998 3 [0014] La figure 1 est une vue en perspective illustrant l'intégration du système de variation de taux de compression selon la présente invention dans un vilebrequin; [0015] La figure 2 est une vue en perspective du système de variation de taux de compression selon la présente invention sans le vilebrequin; 5 [0016] La figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une pièce excentrique utilisée avec le système de variation du taux de compression selon la présente invention; [0017] La figure 4 est une vue en coupe détaillée du dispositif d'amortissement selon la présente invention. [0018] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence 10 d'une figure à l'autre. [0019] La figure 1 montre une vue en perspective d'un système 11 de variation du taux de compression permettant de faire fonctionner un moteur à combustion interne à un taux de compression élevé dans des conditions de faible charge afin d'améliorer son rendement. Dans des conditions de fonctionnement à fortes charges, le taux de 15 compression peut être diminué afin d'éviter les à-coups. [0020] Plus précisément, le vilebrequin 12 du moteur d'axe X est destiné à être monté rotatif sur un carter du moteur par l'intermédiaire de paliers. Le vilebrequin 12 comporte une pluralité de manetons 13, et de tourillons 14, séparés par des flasques 15 s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe X. Le vilebrequin 12 présente en 20 outre une extrémité avant destinée à être liée en rotation avec une poulie (non représentée). Un volant d'inertie (non représenté) est lié en rotation à l'extrémité arrière du vilebrequin 12. [0021] Des pièces excentriques 18 sont montées de manière rotative sur des paliers des manetons 13. Comme cela est mieux visible sur les figures 2 et 3, chaque pièce 25 excentrique 18 comporte un corps ayant une face externe excentrique 30 destinée à coopérer avec une grande extrémité d'une bielle, laquelle a sa petite extrémité est liée en rotation avec un piston du moteur. La pièce excentrique 18 comporte également deux couronnes dentées 32 positionnées de part et d'autre de la face externe excentrique 30. [0022] Comme cela est visible en figure 3, chaque pièce excentrique 18 pourra être 30 formée à partir de deux demi-coquilles 2 pour permettre leur assemblage sur un 3049998 4 vilebrequin monobloc. A cet effet, les demi-coquilles 2 sont assemblées sur le vilebrequin 12 par emmanchement d'éléments de verrouillage 3 à l'intérieur de logements 4 de forme correspondante ménagés dans les demi-coquilles 2. [0023] Un système de commande 20 de la position angulaire des pièces excentriques 18 5 comporte un arbre d'actionnement 21 et une cascade de pignons constituée par un pignon d'actionnement 22 monté sur l'arbre d'actionnement 21, et un pignon intermédiaire 23, dit satellite, pour inverser le sens de rotation, engrenant d'une part avec le pignon d'actionnement 22 et d'autre part avec une couronne dentée 32 de la pièce excentrique 18. 10 [0024] En fonctionnement et lorsque l'arbre d'actionnement 21 est fixe en rotation par rapport au bâti, le système 11 présente une configuration de taux de compression fixe. En transitoire de taux, la position angulaire de la pièce excentrique 18 située du côté de la poulie est pilotée par la position angulaire de l'arbre d'actionnement 21 pour ainsi transiter vers un nouveau point de taux de compression. A cet effet, l'arbre d'actionnement 21 15 pourra être actionné par exemple au moyen d'un engrenage à roue et vis sans fin, ou tout autre moyen de déplacement adapté à l'application. [0025] Par ailleurs, à travers les tourillons 14 du vilebrequin 12, des arbres 26 et des pignons 27 dits de transfert transmettent la même cinématique de la pièce excentrique 18 située du côté de l'arbre d'actionnement 21 de proche en proche sur toutes les autres 20 pièces excentriques 18 du vilebrequin 12. [0026] Le vilebrequin 12 comporte en outre un alésage traversant 41 axialement de part en part les tourillons 14 pour autoriser le montage des arbres de transfert 26 de mouvement. Chaque arbre de transfert 26 de mouvement est muni d'un pignon 27 à chacune de ses extrémités engrenant avec deux pièces excentriques 18 consécutives 25 pour transmettre le mouvement de rotation imposé à une première pièce excentrique 18 par le système de commande 20 de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques 18 depuis la première pièce excentrique 18 la plus proche du système de commande 20 jusqu'à la dernière pièce excentrique 18 la plus éloignée du système de commande 20. 30 [0027] De manière à éviter des torsions trop importantes des arbres de transfert 26, le vilebrequin 12 est équipé d'un dispositif d'amortissement 42. Le dispositif d'amortissement 3049998 5 42 est situé du côté de la dernière pièce excentrique 18 à laquelle est transmis le mouvement de rotation imposé par le système de commande 20. [0028] Comme cela est visible sur les figures 2 et 4, le dispositif d'amortissement 42 comporte un pignon 44 situé du côté opposé au système de commande 20 et engrenant 5 avec la dernière pièce excentrique 18. Le pignon 44 est monté sur un arbre de maintien 45 positionné à l'intérieur d'un tronçon de l'alésage traversant 41 ménagé dans le tourillon 14 du vilebrequin 12. Autrement dit, par rapport à un système classique, l'alésage 41 est prolongé de manière à pouvoir intégrer le dispositif d'amortissement 42 dans un tourillon 14 extrême du vilebrequin 12. 10 [0029] En outre, le dispositif d'amortissement 42 comporte un dispositif de frottement 47 monté en périphérie externe de l'arbre de maintien 45. Ce dispositif de frottement 47 est destiné à venir frotter contre une périphérie interne d'un tronçon de l'alésage traversant 41. Dans l'exemple de réalisation représenté, le dispositif de frottement 47 est constitué par un joint torique 48 réalisé dans un matériau élastomère. En variante, le joint 48 pourra être 15 remplacé par tout autre élément de frottement adapté à l'application. [0030] En outre, un roulement 50 pourra être monté sur l'arbre de maintien 45 entre le pignon 44 et le joint torique 48. Cela permet d'assurer un montage en rotation de l'arbre de maintien 45 par rapport au tourillon 14. Le roulement 50 est de préférence un roulement de type à aiguilles mais pourra en variante être constitué par un roulement à billes. 20 [0031] II sera également possible de prévoir un moyen d'arrêt axial du pignon 44 constitué par exemple par un anneau élastique de type circlips ou autre. [0032] Afin d'assurer l'assemblage du dispositif d'amortissement 42, le joint torique 48 est positionné sur l'arbre de maintien 45, puis le roulement 50 est positionné sur l'arbre 45. Le pignon 44 est emmanché sur l'arbre 45, à l'extrémité opposé du joint torique 48. 25 L'ensemble est ensuite emmanché à l'intérieur du tronçon de l'alésage traversant 41 situé du côté opposé au système de commande 20. REVENDICATIONS1. Vilebrequin (12) de moteur à combustion interne comportant: - une pluralité de manetons (13) et de tourillons (14), - des pièces excentriques (18) montées rotatives chacune sur un palier d'un maneton (13), - un système de commande (20) apte à contrôler une position angulaire d'une première pièce excentrique (18) coopérant avec un pignon (23) dudit système de commande (20), - un alésage traversant (41) axialement de part en part lesdits tourillons (14) pour autoriser le montage d'arbres de transfert (26) de mouvement, - chaque arbre de transfert (26) de mouvement étant muni d'un pignon (27) à chacune de ses extrémités engrenant avec deux pièces excentriques (18) consécutives pour transmettre le mouvement de rotation imposé à ladite première pièce excentrique (18) par ledit système de commande (20) de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques (18) depuis la première pièce excentrique (18) jusqu'à une dernière pièce excentrique (18), caractérisé en ce que ledit vilebrequin (12) comporte en outre un dispositif d'amortissement (42) situé du côté de ladite dernière pièce excentrique (18). 2. Vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortissement (42) comporte : - un pignon (44) engrenant avec ladite dernière pièce excentrique (18), ledit pignon (44) étant monté sur un arbre de maintien (45) positionné à l'intérieur d'un tronçon dudit alésage traversant (41), et - un dispositif de frottement (47) monté en périphérie externe de l'arbre de maintien (45) pour frotter avec l'intérieur dudit tronçon de l'alésage traversant (41). 3. Vilebrequin selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de frottement (47) est constitué par un joint torique (48) réalisé dans un matériau élastomère. 4. Vilebrequin selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortissement (42) comporte un roulement (50) monté sur ledit arbre de maintien (45). 3049998 7 5. Vilebrequin selon les revendications 3 & 4, caractérisé en ce que ledit roulement (50) est disposé entre ledit pignon (44) et ledit joint torique (48). 6. Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif d'amortissement (42) comporte un moyen d'arrêt axial dudit pignon (44). 5 7. Moteur à combustion interne caractérisé en ce que ledit moteur comporte un vilebrequin (12) tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.