Brevet FR3058466A1 — publié le 20180511

Moteur à quatre temps portatif La présente invention concerne le domaine technique des moteurs, et plus particulièrement un moteur à quatre temps portatif. Un moteur portatif classique et son réservoir de stockage d'huile sont placés dans la structure du moteur, ce qui augmente le volume de la structure du moteur et rend cette dernière peut pratique à porter. Cette conception fait aussi naître un grand écart entre un centre de gravité de préhension et un centre de gravité d'un outil monté sur le moteur. Ceci rend la commande et la manipulation peu pratiques lors de l'utilisation du moteur. La présente invention est destinée à résoudre le problème technique qui consiste à fournir un moteur à quatre temps portatif ayant un faible volume. Afin de résoudre le problème susmentionné, la présente invention propose un moteur à quatre temps portatif, comprenant : un corps de moteur, un volant d'inertie et un réservoir de stockage d'huile, dans lequel une chambre de distribution à soupapes et une chambre de vilebrequin sont disposées dans le moteur ; un vilebrequin est placé dans la chambre de vilebrequin, et est connecté au volant d'inertie ; le réservoir de stockage d'huile est placé sur le corps de moteur, au-dessus du volant d'inertie, et est configuré pour stocker de l'huile de graissage ; une came et un mécanisme de culbuteurs sont placés dans la chambre de distribution à soupapes ; et la came est configurée pour entraîner le mécanisme de culbuteurs. En outre, le réservoir de stockage d'huile peut comprendre un corps de réservoir et un couvercle de réservoir. Le corps de réservoir peut être formé d'un seul tenant avec le corps de moteur. De plus, un orifice de remplissage d'huile peut être formé dans le couvercle de réservoir et un couvercle étanche peut être placé dans l'orifice de remplissage d'huile pour fermer de façon hermétique l'orifice de remplissage d'huile. En outre, une jauge d'huile peut être placée sur le couvercle étanche. 3058466 2 De plus, le mécanisme de culbuteurs peut comprendre un culbuteur d'admission, un culbuteur d'échappement et un axe de culbuteurs. L'axe de culbuteurs peut être placé sur le corps de moteur. Le culbuteur d'admission et le culbuteur d'échappement peuvent être 5 tous deux placés sur l'axe de culbuteurs et la came peut entraîner le culbuteur d'admission et le culbuteur d'échappement. En outre, le culbuteur d'admission et le culbuteur d'échappement peuvent se croiser pour former un X. Dans le moteur à quatre temps portatif proposé par la présente 10 invention, le réservoir de stockage d'huile est placé à l'extérieur du moteur et au-dessus du volant d'inertie. Ainsi, un espace situé entre le volant d'inertie et le moteur est utilisé de façon raisonnable, le volume d'ensemble du moteur est réduit. Le moteur peut être mieux maîtrisé en utilisation et le moteur 15 est plus pratique à utiliser. De plus, un seul axe de culbuteurs est utilisé pour réduire la largeur du moteur. Le culbuteur d'admission et le culbuteur d'échappement se croisent pour former un X, de sorte que lorsque les culbuteurs coopèrent avec la tige de traction de soupape, les 20 culbuteurs peuvent être positionnés plus près de la culasse, ce qui permet de réduire la hauteur et le volume du moteur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue structurelle schématique d'un système 25 de lubrification de moteur à quatre temps selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un système de lubrification de moteur à quatre temps proposé par la présente invention. La figure 3 est une autre vue en coupe du système de 30 lubrification de moteur à quatre temps proposé par la présente invention. La figure 4 est une vue structurelle schématique d'une structure de connexion d'une chambre de vilebrequin et d'un réservoir de stockage d'huile. 3058466 3 La figure 5 est une vue structurelle schématique d'une structure de connexion d'une chambre de distribution à soupapes et du réservoir de stockage d'huile. La figure 6 est une vue structurelle schématique d'un 5 culbuteur. La figure 7 est une vue de dessus du culbuteur. La figure 8 est une vue structurelle schématique d'un couvercle de culasse. La figure 9 est une vue en coupe selon l'axe A-A de la figure 8. 10 La figure 10 est une autre vue structurelle schématique d'un couvercle de culasse. La figure 11 est une vue structurelle schématique d'une plaque de respiration. La figure 12 est une vue structurelle schématique d'une plaque 15 de retour d'huile. Comme montré sur la figure 1, un système de lubrification de moteur à quatre temps selon un mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un corps de moteur 1 avec une culasse formée d'un seul tenant, un couvercle de culasse 2 et un réservoir de 20 stockage d'huile 3, dans lequel le couvercle de culasse 2 et le réservoir de stockage d'huile 3 sont placés à l'extrémité supérieure du corps de moteur 1, et le réservoir de stockage d'huile 3 se trouve à l'extérieur du corps de moteur 1. En référence aux figures 2 à 5, une chambre de vilebrequin 11, 25 une chambre de distribution à soupapes 12 et un boîtier de clapet 13 placé sous la chambre de vilebrequin 11 sont disposés dans le corps de moteur 1. Un clapet antiretour 131 est placé dans le boîtier de clapet 13. La chambre de vilebrequin 11 est mise en communication avec la chambre de distribution à soupapes 12 via le boîtier de clapet 13. 30 Le couvercle de culasse 2 est placé à l'extrémité supérieure du corps de moteur 1, et un volant d'inertie 14 est placé à l'extrémité inférieure de celui-ci. Le couvercle de culasse 2 est mis en communication avec l'atmosphère. Un orifice de sortie d'air 211 est formé dans le couvercle de culasse 2, et communique avec la chambre 3058466 4 de distribution à soupapes 12, de sorte que l'extrémité supérieure de la chambre de distribution à soupapes 12 communique avec l'atmosphère. Le réservoir de stockage d'huile 3 est placé sous le volant d'inertie 14, de telle manière que l'espace situé entre le volant 5 d'inertie 14 et le moteur est utilisé de façon raisonnable. Ainsi, comparé à l'art antérieur, où le réservoir de stockage d'huile 3 est placé dans le corps de moteur, l'espace total occupé par le moteur est réduit et la taille du corps de moteur 1 est plus petite. Lorsque le moteur est utilisé comme source d'énergie pour un 10 taille-haie ou une tronçonneuse, le centre de gravité de l'ensemble peut être plus proche de celui d'une personne, de sorte que le maniement de la machine est plus pratique. Un trou de clapet et un conduit de circulation sont disposés dans le boîtier de clapet 13. Le boîtier de clapet 13 est en 15 communication avec la chambre de vilebrequin 11 via le trou de clapet et le conduit de circulation du boîtier de clapet 13 communique avec la chambre de distribution à soupapes 12. Le clapet antiretour 131, qui est un clapet à disque, est placé dans le boîtier de clapet 13 pour ouvrir ou fermer le trou de clapet. 20 Des pulsations de pression se produisent dans la chambre de vilebrequin 11 et alternent entre une pression positive et une pression négative dues au mouvement montant et descendant d'un piston. Quand la pression augmente dans la chambre de vilebrequin 11, le clapet à disque ouvre le trou de clapet et quand la pression diminue 25 dans la chambre de vilebrequin 11, le clapet à disque ferme le trou de clapet. Un vilebrequin 111 est placé dans la chambre de vilebrequin 11, et est connecté au piston. En référence aux figures 6 et 7, un mécanisme de distribution à soupapes est placé dans la chambre de distribution à soupapes 12, et 30 comprend un pignon de commande de distribution 121, une courroie synchrone 122, une came 129, un arbre à cames 123, un axe de culbuteurs 124, un culbuteur d'admission 125 et un culbuteur d'échappement 126. 3058466 5 L'axe de culbuteurs 124 et l'arbre à cames 123 sont tous deux placés sur le corps de moteur 1. Le culbuteur d'admission 125 et le culbuteur d'échappement 126 sont tous deux placés sur l'axe de culbuteurs 124. Vus du dessus, le culbuteur d'admission 125 et le 5 culbuteur d'échappement 126 forment un X. La came 129 est placée sur l'arbre à cames 123 et entraîne l'arbre à cames 123 en rotation. Une extrémité de la courroie synchrone 122 est connectée à la came et son autre extrémité est connectée au pignon de commande de distribution 121. La courroie 10 synchrone 122 amène le nuage d'huile de graissage présent dans la chambre de distribution à soupapes 12 dans une extrémité de l'arbre à cames 123 pour lubrifier les pièces qui se trouvent à l'extrémité supérieure. Le culbuteur d'admission 125 et le culbuteur d'échappement 15 126 sont montés sur un seul axe pour réduire directement la largeur du moteur. Par ailleurs, la position de montage de l'axe de culbuteurs 124 peut être abaissée, tout en conservant la compatibilité entre le culbuteur et le piston, de sorte que comparé à un corps de moteur 1 de l'art antérieur ayant deux axes de culbuteurs, la taille du corps de 20 moteur 1 est plus petite. De plus, un angle inclus entre une soupape d'admission 127 et une soupape d'échappement 128 est réduit car il n'y a qu'un axe de culbuteurs 124, de sorte que l'espace total occupé par l'ensemble du mécanisme de culbuteurs est réduit. L'angle inclus entre la soupape 25 d'admission 127 et la soupape d'échappement 128 peut s'approcher d'un angle droit, ce qui permet de concevoir un conduit d'admission à peu près vertical, et d'obtenir une meilleure circulation d'admission dans un cylindre. Par conséquent, les performances du moteur peuvent être 30 améliorées. En particulier, quand le moteur tourne à un régime élevé, l'admission se fait avec une bonne circulation, ce qui permet de maîtriser le rapport air/carburant dans une plage appropriée et d'avoir un moteur plus performant. 3058466 6 Le réservoir de stockage d'huile 3 comprend un corps de réservoir 31 et un couvercle de réservoir 32 qui sont fixés au moyen de boulons pour former une cavité de logement. Un orifice de remplissage d'huile est formé dans le corps de 5 réservoir 31 ainsi que dans le couvercle de réservoir 32. Un couvercle étanche 33 est placé dans chaque orifice de remplissage d'huile, à travers lequel de l'huile de graissage peut être versée dans le réservoir de stockage d'huile 3. Une jauge d'huile 331 est placée sur le couvercle étanche 33 10 pour faciliter la mesure de l'huile de graissage dans le réservoir de stockage d'huile. Un conduit de retour 311 est formé dans le corps de réservoir 31. Une extrémité du conduit de retour 311 communique avec la cavité de logement, et son autre extrémité communique avec le couvercle de 15 culasse 2. Le corps de réservoir 31 et le corps de moteur 1 sont formés d'un seul tenant, ce qui simplifie le processus de fabrication. Le réservoir de stockage d'huile 3 est configuré pour stocker l'huile de graissage. 20 Un dispositif de production de nuage d'huile est placé dans le réservoir de stockage d'huile 3, et est configuré pour agiter l'huile de graissage afin de produire un nuage d'huile. Un conduit de sortie d'huile est placé sur le dispositif de production de nuage d'huile, et fait communiquer le réservoir de 25 stockage d'huile 3 avec la chambre de vilebrequin 11 via un tuyau de sortie d'huile 51. La chambre de distribution à soupapes 12 est mise en communication avec le réservoir de stockage d'huile 3 via un tuyau de retour d'huile 52. 30 Un orifice de retour d'huile 241 est formé dans la partie inférieure du couvercle de culasse 2, et est mis en communication avec le réservoir de stockage d'huile 3. 3058466 7 Le dispositif de production de nuage d'huile comprend un arbre rotatif, des palettes d'agitation d'huile 42 et un manchon de réduction 43. Le manchon de réduction 43 est placé sur l'arbre rotatif de 5 façon similaire à une gaine. L'arbre rotatif peut tourner par rapport au manchon de réduction 43 et les palettes d'agitation d'huile 42 sont fixées sur l'arbre rotatif. L'arbre rotatif est formé d'un seul tenant avec l'arbre à cames 123, ce qui facilite le processus de fabrication et le montage. L'arbre 10 rotatif et les palettes d'agitation d'huile 42 sont pourvus de conduits de sortie d'huile. Chaque conduit de sortie d'huile de palette d'agitation d'huile 42 est mis en communication avec celui de l'arbre rotatif et le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif est connecté au tuyau de sortie 15 d'huile 51 par l'intermédiaire du manchon de réduction 43. En particulier, chaque palette d'agitation d'huile 42 comprend deux ailettes de forme spéciale, chacune d'entre elles étant pourvue d'une rainure d'huile 422 et d'un trou de montage. Les deux ailettes de forme spéciale sont fixes. Les deux 20 rainures d'huile 422 sont combinées pour former le conduit de sortie d'huile. L'arbre rotatif est monté dans les trous de montage. Un orifice d'entrée d'huile et un orifice de sortie d'huile sont formés dans l'arbre rotatif, et sont mis en communication avec le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif. L'orifice d'entrée d'huile se trouve dans le trou de 25 montage. Une cavité de collecte et une cavité de sortie d'huile sont formées dans le manchon de réduction 43. La cavité de collecte et la cavité de sortie d'huile communiquent entre elles. Le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif est en 30 communication avec la cavité de collecte. Plus précisément l'orifice de sortie d'huile de l'arbre rotatif se situe dans la cavité de collecte et la cavité de sortie d'huile communique avec la chambre de vilebrequin 11 par l'intermédiaire du tuyau de sortie d'huile 51. 3058466 8 Le manchon de réduction 43 est formé d'un seul tenant avec le réservoir de stockage d'huile 3, autrement dit, le manchon de réduction 43, le corps de réservoir 31 et le corps de moteur 1 sont formés d'un seul tenant pour faciliter le processus de fabrication. 5 Comme montré sur les figures 8 à 12, le couvercle de culasse 2 comprend un corps de couvercle 21, un tampon de caoutchouc 22, une plaque de respiration 23 et une plaque de retour d'huile 24 qui sont empilés et fixés les uns après les autres de haut en bas. Un orifice de sortie d' air 211 qui communique avec 10 l'atmosphère est formé dans le corps de couvercle 21. Des trous d' entrée d' huile 231 et 243 sont formés respectivement dans la plaque de respiration 23 et dans la plaque de retour d'huile 24. Des trous d' écoulement d'huile 233 et des colonnes 15 d'écoulement d'huile 232 sont placés aux bords de quatre coins de la plaque de respiration 23. Un trou pénétrant est formé dans chaque colonne d'écoulement d'huile 232. Une rainure de retour d'huile 242 et un trou de retour d'huile 241 sont formés dans la plaque de retour d'huile 24 et le trou de retour d'huile 241 est mis en communication 20 avec le conduit de retour d'huile 311 du réservoir de stockage d'huile 3. Le corps de couvercle 21 et la plaque de respiration 23 forment une cavité de précipitation et la plaque de respiration 23 et la plaque de retour d'huile 24 forment une cavité de retour d'huile. Quand le 25 moteur est mis à l'horizontale en fonctionnement, de l'huile pulvérisée entre dans la cavité de précipitation par les trous d'entrée d'huile 231 et 243 et des gaz sont refoulés par l'orifice de sortie d'air 211. Dans le même temps, le nuage d'huile qui entre avec les gaz va jusqu'à la cavité de retour d'huile en passant par les trous 30 d'écoulement d'huile 233 de la plaque de respiration 23. L'huile de graissage présente dans la cavité de retour d'huile est collectée dans la rainure de retour d'huile 242 et entre dans le conduit de retour d'huile 311 via le trou de retour d'huile 241. 3058466 9 Puis l'huile de graissage retourne au réservoir de stockage d'huile 3. Quand le moteur a la tête en bas, les gaz entrent dans le couvercle de culasse 2 de la même façon par les trous d'entrée d'huile 231 et 243, puis sont refoulés par l'orifice de sortie d'air 211. L'huile 5 de graissage est aspirée dans la cavité de retour d'huile via les colonnes d'écoulement d'huile 232 pour entrer finalement dans le réservoir de stockage d'huile 3. De façon similaire, quelle que soit la direction d'inclinaison du moteur, l'huile de graissage est aspirée dans le réservoir de stockage 10 d'huile via les trous d'écoulement d'huile 233 ou les colonnes d'écoulement d'huile 232. Le tampon de caoutchouc est en forme de U et est configuré pour réduire la vitesse de circulation de l'huile pulvérisée, afin d'empêcher davantage l'huile de graissage d'être refoulée avec les 15 gaz. Le déplacement vertical du piston dans la chambre de vilebrequin 11 fait atteindre une valeur maximale à une pression négative orientée vers le haut, qui fait que la pression régnant dans la chambre de vilebrequin 11 est inférieure à celle qui règne dans le 20 réservoir de stockage d'huile 3. Le boîtier de clapet et la chambre de distribution à soupapes 12 sont reliés à l'atmosphère via le couvercle de culasse 2. Le réservoir de stockage d'huile 3 est connecté au couvercle de culasse 2 via le conduit de retour d'huile et communique indirectement avec 25 l'atmosphère via le couvercle de culasse 2, de sorte que la pression régnant dans le réservoir de stockage d'huile 3 est inférieure à celle qui règne dans la chambre de distribution à soupapes 12. Une relation entre les pressions régnant dans toutes les chambres peut être exprimée comme suit : Pc REVENDICATIONS1. Moteur à quatre temps portatif, comprenant : un corps de moteur (1), un volant d'inertie (14) et un réservoir de stockage d'huile (3), dans lequel une chambre de distribution à soupapes (12) et une chambre de vilebrequin (11) sont disposées dans le moteur ; un vilebrequin (111) est placé dans la chambre de vilebrequin (11), et est connecté au volant d'inertie (14) ; le réservoir de stockage d'huile (3) est placé sur le corps de moteur (1), au-dessus du volant d'inertie (14), et est configuré pour stocker de l'huile de graissage ; une came (129) et un mécanisme de culbuteurs sont placés dans la chambre de distribution à soupapes (12) ; et la came (129) est configurée pour entraîner le mécanisme de culbuteurs. 2. Moteur à quatre temps portatif selon la revendication 1, dans lequel le réservoir de stockage d'huile (3) comprend un corps de réservoir (31) et un couvercle de réservoir (32) ; et le corps de réservoir (31) est formé d'un seul tenant avec le corps de moteur (1). 3. Moteur à quatre temps portatif selon la revendication 2, dans lequel un orifice de remplissage d'huile est formé dans le couvercle de réservoir (32) ; et un couvercle étanche (33) est placé dans l'orifice de remplissage d'huile pour fermer de façon hermétique l'orifice de remplissage d'huile. 4. Moteur à quatre temps portatif selon la revendication 3, dans lequel une jauge d'huile (331) est placée dans le couvercle étanche. 5. Moteur à quatre temps portatif selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme de culbuteurs comprend un culbuteur d'admission (125), un culbuteur d'échappement (126) et un axe de culbuteurs (124) ; l'axe de culbuteurs est placé sur le corps de moteur ; le culbuteur d'admission et le culbuteur d'échappement sont tous deux placés sur l'axe de culbuteurs ; et la came (129) entraîne le culbuteur d'admission et le culbuteur d'échappement. 6. Moteur à quatre temps portatif selon la revendication 5, dans lequel le culbuteur d'admission (125) et le culbuteur d'échappement (126) se croisent pour former un X.