Brevet FR3058468A1 — publié le 20180511

PIECE DE MAINTIEN POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE [0001] La présente invention porte sur une pièce de maintien pour moteur à combustion interne autorisant l'intégration d'un arbre dans le vilebrequin. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour le maintien d'au moins un organe d'entraînement d'une chaîne ou d'une courroie de distribution tout en autorisant l'implantation d'un arbre de commande d'un système de variation de taux de compression. [0002] Comme cela est représenté sur la figure 1, afin d'assurer la mise en rotation d'un pignon d'entraînement 1 d'une chaîne ou d'une courroie de distribution et d'un pignon d'entraînement 2 d'une pompe à huile, ces pignons 1, 2 sont montés serrés entre un épaulement 3 d'une pièce de maintien 4 et un épaulement 5 correspondant du vilebrequin 6. Le serrage est assuré au moyen d'une vis de fixation 7 coopérant avec un alésage taraudé 8 ménagé dans le vilebrequin 6. [0003] Toutefois, dans le cadre de certaines applications, notamment pour un moteur à taux de compression variable, il est nécessaire de faire passer un arbre à travers le vilebrequin 6 vers l'extérieur du moteur. Il existe donc le besoin de pouvoir intégrer cet arbre tout en conservant les fonctions existantes dans sa zone d'intégration, telles que par exemple l'entraînement des accessoires, de la pompe à huile, ou de la distribution. [0004] L'invention vise à répondre à ce besoin en proposant un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comportant: - un vilebrequin monté rotatif par rapport à un carter-cylindres, le vilebrequin étant muni d'un alésage, et - au moins un organe d'entraînement monté serré entre une pièce de maintien et un épaulement du vilebrequin, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne comporte en outre un arbre positionné à l'intérieur de l'alésage du vilebrequin, et en ce que - la pièce de maintien comporte un alésage interne traversant ayant un premier tronçon axial recevant l'arbre, en ce que la pièce de maintien comporte en outre une portion filetée en périphérie externe destinée à coopérer avec une portion taraudée complémentaire ménagée dans une face interne du vilebrequin délimitant l'alésage du vilebrequin. [0005] L'invention permet ainsi d'assurer aisément le montage d'un organe d'entraînement de la chaîne de distribution tout en autorisant l'implantation de l'arbre de 3058468 2 commande d'un système de variation du taux de compression. En outre, l'invention permet, du fait de l'augmentation de la tension de serrage, d'augmenter les efforts de plaquage de l'organe d'entraînement et donc de diminuer le risque de desserrage en fonctionnement. L'invention permet en outre la réutilisation des moyens de montage 5 existant pour rester compatible avec les anciennes architectures de moteur. [0006] Selon une réalisation, l'alésage interne de la pièce de maintien comporte un deuxième tronçon axial ayant un diamètre supérieur à celui du premier tronçon axial, et un joint d'étanchéité vient en appui contre une face de butée définie par une différence de diamètre entre le premier et le deuxième tronçon axial. Cela permet d'assurer l'étanchéité 10 entre l'actionneur et l'arbre de commande du système de variation de taux de compression. [0007] Selon une réalisation, l'alésage interne de la pièce de maintien comporte un troisième tronçon axial débouchant vers l'extérieur du vilebrequin, le troisième tronçon axial étant délimité par une face interne ayant une forme complémentaire de celle d'une 15 face externe d'un moyen de serrage. [0008] Selon une réalisation, le vilebrequin comporte un nez en saillie axiale définissant à sa périphérie externe une portée de centrage pour l'organe d'entraînement. [0009] Selon une réalisation, un joint d'étanchéité est interposé radialement entre une périphérie externe d'un épaulement de la pièce de maintien et une face interne du carter- 20 cylindres. Cela permet d'assurer une étanchéité du carter-cylindres par rapport à l'environnement extérieur. [0010] Selon une réalisation, le ou les organes d'entraînement sont des pignons d'entraînement. [0011] Selon une réalisation, le moteur à combustion interne comporte deux organes 25 d'entraînement, un des organes d'entraînement assurant l'entraînement d'une chaîne ou d'une courroie de distribution et l'autre des organes d'entraînement assurant l'entraînement d'une chaîne ou d'une courroie entraînant une pompe à huile. [0012] Selon une réalisation, l'arbre est monté rotatif par rapport au vilebrequin via un moyen de palier, tel qu'un roulement à billes, interposé radialement entre une périphérie 30 externe de l'arbre et une face interne du vilebrequin délimitant l'alésage. 3058468 3 [0013] Selon une réalisation, l'arbre est un arbre de commande d'un système de variation de taux de compression. [0014] L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne tel que précédemment défini. 5 [0015] 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. [0016] La figure 1, déjà décrite, est une vue schématique en coupe partielle d'un vilebrequin illustrant la configuration d'une pièce de maintien d'organes d'entraînement 10 pour un moteur à combustion interne selon l'état de l'art; [0017] La figure 2 est une vue schématique en coupe partielle d'un vilebrequin illustrant la configuration d'une pièce de maintien d'organes d'entraînement autorisant l'intégration d'un arbre à l'intérieur d'un alésage du vilebrequin; [0018] La figure 3 est une représentation schématique en vue de côté et de face d'un 15 outil à double douille de serrage pour le montage des pièces de maintien selon l'état de l'art et des pièces de maintien selon l'invention; [0019] La figure 4 est une vue en perspective d'un système de variation de taux de compression du moteur à combustion interne selon l'invention destiné à être intégré dans le vilebrequin de la figure 2. 20 [0020] Dans les figures 2 à 4, les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0021] La figure 2 montre un moteur à combustion interne 10, notamment de véhicule automobile, comportant un vilebrequin 12 monté rotatif par rapport à un carter-cylindres 16. 25 [0022] Deux organes d'entraînement 18 et 20, par exemple des pignons d'entraînement, sont montés serrés entre un épaulement 26 d'une pièce de maintien 22 et un épaulement correspondant 24 du vilebrequin 12. Un tel serrage assure une liaison en rotation entre l'arbre de vilebrequin 12 et les pignons 18, 20. Le pignon 18 assure l'entraînement d'une chaîne ou d'une courroie de distribution et le pignon 20 pourra par exemple assurer 30 l'entraînement d'une pompe à huile. 3058468 4 [0023] A cet effet, la pièce de maintien 22 comporte une portion filetée 29 en périphérie externe destinée à coopérer avec une portion taraudée 31 complémentaire ménagée dans une face interne du vilebrequin 12. Cette face interne délimite un alésage 14 du vilebrequin 12 autorisant le passage d'un arbre 28. On crée ainsi une liaison de type vis- 5 écrou entre la pièce de maintien 22 et le vilebrequin 12. Le diamètre de la portion filetée 29 étant supérieur au diamètre de la vis classique 7 de la figure 1, une telle configuration permet d'augmenter le couple de serrage de la pièce de maintien 22 sur le vilebrequin 12. [0024] Par ailleurs, la pièce de maintien 22 comporte un alésage interne traversant 30 coaxial avec l'alésage 14 du vilebrequin 12. Cet alésage 30 comporte un premier tronçon 10 axial 32 recevant l'arbre 28. [0025] L'alésage interne 30 comporte un deuxième tronçon axial 34 ayant un diamètre supérieur à celui du premier tronçon 32. Un joint d'étanchéité 36 est destiné à venir en appui contre une face de butée définie par une différence de diamètre entre le premier et le deuxième tronçon 32, 34. Cela permet d'assurer l'étanchéité entre l'actionneur et l'arbre 15 de commande 28. [0026] L'alésage interne 30 comporte en outre un troisième tronçon axial 38 débouchant vers l'extérieur du vilebrequin 12. Le troisième tronçon 38 est délimité par une face interne ayant une forme complémentaire de celle d'une face externe d'un moyen de serrage, tel qu'une douille de serrage 50 décrite plus en détails ci-après. Le troisième tronçon 38 20 présente un diamètre supérieur au diamètre du deuxième tronçon 34. [0027] En outre, le vilebrequin 12 comporte un nez 42 en saillie axiale définissant à sa périphérie externe une portée de centrage pour le pignon 20. L'extrémité du nez 42 est positionnée à distance d'un épaulement 44 en vis-à-vis de la pièce de maintien 22. [0028] Par ailleurs, un tronçon externe 43 de la pièce de maintien 22 est délimité 25 axialement d'une part par l'épaulement 44 et d'autre part par l'épaulement 26 contre lequel vient en appui le pignon 18 de la chaîne de distribution. Ce tronçon externe 43 forme une portée de centrage pour le pignon 18. [0029] L'arbre 28 est monté rotatif par rapport au vilebrequin 12 via un moyen de palier 46, tel qu'un roulement à billes, interposé radialement entre une périphérie externe de 30 l'arbre 28 et une face interne du vilebrequin 12 délimitant l'alésage 14. Le centrage de l'arbre de commande 28 est ainsi réalisé par le roulement à billes 46. Un jeu de montage 3058468 5 est prévu entre la périphérie externe de l'arbre 28 et la face interne de l'alésage 30 de la pièce de maintien 22. [0030] Afin d'assurer une étanchéité du carter-cylindres 16 par rapport à l'environnement extérieur, un joint 48 est interposé radialement entre une périphérie externe de 5 l'épaulement 26 de la pièce de maintien 22 et une face interne du carter-cylindres 16. [0031] La pièce de maintien 22 pourra également comporter des moyens de fixation (non représentés) avec une poulie coopérant avec la courroie de la façade accessoire. En variante, l'organe d'entraînement de la pompe à huile est déporté, un seul pignon étant alors monté entre la pièce de maintien 22 et le vilebrequin 12. 10 [0032] On décrit ci-après les étapes de montage des pignons d'entraînement 18 et 20 sur le vilebrequin 12 du moteur 10. Dans un premier temps, le vilebrequin 12 est installé dans son carter-cylindres 16. Le vilebrequin 12 a préalable été assemblé avec son arbre de commande 28 et le roulement 46. Le pignon 20 associé à sa chaîne d'entraînement est ensuite mis en place sur le nez 42 du vilebrequin 12. 15 [0033] Le pignon 18 et la chaîne correspondante sont descendus à travers un logement de chaîne intégré au carter-cylindres 16 par le haut de ce dernier. La pièce de maintien 22 est montée par l'extérieur du carter-cylindres 16. La pièce de maintien 22 permet de centrer les deux pignons 18 et 20 et vient les plaquer entre les deux épaulements 26 et 24 lors du serrage. 20 [0034] Le serrage de l'ensemble est effectué au moyen d'un outil à douille de serrage 50 de type six pans ou de toute autre forme d'embout standard adapté à l'application. Les joints d'étanchéité 36 et 48 sont finalement montés. [0035] Afin de pouvoir s'adapter à l'ancienne architecture du moteur et à la nouvelle architecture de moteur selon l'invention, sans changement majeur du moyen de serrage, 25 le poste de montage pourra être équipé d'un outil à double douilles de serrage 50, visible sur la figure 3. L'outil 50 comporte une douille 52 ménagée dans un logement interne pour assurer le serrage des vis 7 des anciennes architectures de moteur, et une douille externe 54 pour assurer le serrage direct de la pièce de maintien 22 de la nouvelle architecture du moteur 10 selon l'invention. 30 [0036] Dans un exemple de réalisation particulier, l'arbre 28 implanté dans le vilebrequin 12 appartient à un système 56 de taux de compression variable du moteur 10. 3058468 6 [0037] Un tel système 56 montré sur la figure 4 comporte des pièces excentriques 58 montées de manière rotative sur des manetons. Des têtes de bielles 62 sont montées rotatives autour des faces externes excentriques des pièces 58. Un dispositif de commande 64 permet de régler la position angulaire des pièces excentriques 58. A cet 5 effet, le dispositif de commande 64 comporte l'arbre de commande 28 et une cascade de pignons 66 en prise avec une couronne dentée 68 d'une pièce excentrique 58. [0038] En fonctionnement et lorsque l'arbre de commande 28 est fixe en rotation par rapport au bâti, le système 56 présente une configuration de taux de compression fixe. En transitoire de taux, la position angulaire de la pièce excentrique 58 située du côté de la 10 poulie est pilotée par la position angulaire de l'arbre de commande 28 pour ainsi transiter vers un nouveau point de taux de compression. A cet effet, l'arbre 28 pourra être actionné par exemple au moyen d'un dispositif d'actionnement, tel qu'un engrenage à roue et vis sans fin, ou tout autre moyen de déplacement de l'arbre adapté. [0039] A travers les tourillons du vilebrequin 12, les arbres 69 et des pignons 70 dits de 15 transfert transmettent la même cinématique de la pièce excentrique 58 située du côté de l'arbre de commande 28 de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques 58 du vilebrequin 12. A cette fin, les pignons 70 montés sur les arbres 69 engrènent avec les couronnes dentées 68 des autres pièces excentriques 58. [0040] On pourra se référer au document EP2930329 pour plus de détails sur un tel 20 système 56 de variation du taux de compression. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion interne (10), notamment de véhicule automobile, comportant: - un vilebrequin (12) monté rotatif par rapport à un carter-cylindres (16), ledit vilebrequin (12) étant muni d'un alésage (14), et - au moins un organe d'entraînement (18, 20) monté serré entre une pièce de maintien (22) et un épaulement (24) dudit vilebrequin (12), caractérisé en ce que ledit moteur à combustion interne (10) comporte en outre un arbre (28) positionné à l'intérieur de l'alésage (14) dudit vilebrequin (12), et en ce que - ladite pièce de maintien (22) comporte un alésage interne traversant (30) ayant un premier tronçon axial (32) recevant ledit arbre (28), en ce que ladite pièce de maintien (22) comporte en outre une portion filetée (29) en périphérie externe destinée à coopérer avec une portion taraudée (31) complémentaire ménagée dans une face interne dudit vilebrequin (12) délimitant l'alésage (14) dudit vilebrequin (12). 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage interne (30) de ladite pièce de maintien (22) comporte un deuxième tronçon axial (34) ayant un diamètre supérieur à celui dudit premier tronçon axial (32), et en ce qu'un joint d'étanchéité (36) vient en appui contre une face de butée définie par une différence de diamètre entre ledit premier et ledit deuxième tronçon axial (32, 34). 3. Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alésage interne (30) de ladite pièce de maintien (22) comporte un troisième tronçon axial (38) débouchant vers l'extérieur dudit vilebrequin (12), ledit troisième tronçon axial (38) étant délimité par une face interne ayant une forme complémentaire de celle d'une face externe d'un moyen de serrage (50). 4. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit vilebrequin (12) comporte un nez en saillie axiale (42) définissant à sa périphérie externe une portée de centrage pour l'organe d'entraînement (18, 20). 5. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque de revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité (48) est interposé radialement entre une périphérie externe d'un épaulement (44) de ladite pièce de maintien (22) et une face interne dudit carter-cylindres (16). 3058468 8 6. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ou les organes d'entraînement (18, 20) sont des pignons d'entraînement. 7. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 5 caractérisé en ce qu'il comporte deux organes d'entraînement (18, 20), un des organes d'entraînement (18) assurant l'entraînement d'une chaîne ou d'une courroie de distribution et l'autre des organes d'entraînement (20) assurant l'entraînement d'une chaîne ou d'une courroie entraînant une pompe à huile. 8. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 10 caractérisé en ce que ledit arbre (28) est monté rotatif par rapport audit vilebrequin (12) via un moyen de palier (46), tel qu'un roulement à billes, interposé radialement entre une périphérie externe dudit arbre (28) et une face interne dudit vilebrequin (12) délimitant l'alésage (14). 9. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 15 caractérisé en ce que l'arbre (28) est un arbre de commande d'un système de variation de taux de compression (56). 10. Véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne (10), tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.