Brevet FR3050234A1 — publié le 20171020

ENSEMBLE POUR SYSTEME DE VARIATION DE TAUX DE COMPRESSION DE MOTEUR THERMIQUE [0001] La présente invention porte sur un ensemble pour système de variation de taux de compression de moteur thermique. 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. [0003] Un dispositif de commande permet de régler la position des pièces excentriques. A cet effet, le dispositif de commande comporte un arbre d'actionnement et une cascade de pignons constituée par un pignon d'actionnement solidaire de l'arbre d'actionnement, et des pignons intermédiaires engrenant d'une part avec le pignon d'actionnement et d'autre part avec une couronne dentée solidaire de la pièce excentrique. [0004] Comme cela est illustré par la figure 1, les pièces excentriques 1 sont scindées en deux demi-coquilles 2 pour permettre leur assemblage sur un vilebrequin monobloc. A cet effet, les demi-coquilles 2 sont assemblées sur le vilebrequin par emmanchement d'éléments de verrouillage 3 à l'intérieur de logements 4 ménagés dans les demi-coquilles 2. Le corps 8 de chaque pièce 1 comprend une face interne 5, une face externe excentrique 6 par rapport à la face interne 5, et deux couronnes dentées 7 positionnées de part et d'autre de ladite face excentrique 6. Généralement, le plan de découpe P1 des pièces excentriques est réalisé selon un angle de 90 degrés par rapport à un plan d'excentricité P2 passant par l'axe X1 de la face interne 5 et l'axe X2 de la face externe 6 (cf. figure 2a). En outre, des coussinets 10 montés entre la face interne 5 de chaque pièce excentrique 1 et le maneton correspondant présentent une zone de jonction Z située dans le prolongement du plan de découpe P1. [0005] En cours de fonctionnement, le système fait varier le réglage de l'excentrique suivant différents angles, par exemple un angle de 90 degrés, 45 degrés, 0 degré, et 45 degrés. Le pic de pression M observable pour chacune de ces configurations est représenté respectivement sur les figures 2a, 2b, 2c et 2d. On rappelle que l'angle de 3050234 2 réglage de l'excentrique correspond à l'angle entre le plan d'excentricité P2 et le bras du vilebrequin au moment du point mort haut. [0006] On remarque que pour un réglage d'excentrique de 90 degrés ou de -45 degrés, les pics de pression M sont éloignés de la zone de jonction Z entre les coussinets 10 et ne 5 posent pas de problème de tenue mécanique du système (cf. figures 2a et 2d). Toutefois, la zone de jonction Z entre les deux coussinets 10 est soumise à un pic de pression M pour des réglages de l'excentrique compris entre 0 et 45 degrés (cf. figures 2b et 2c). Ces réglages correspondant à un fonctionnement à forte charge du moteur, un tel pic de pression est susceptible de détériorer l'assemblage entre les coussinets 10 et la pièce 10 excentrique 1. [0007] L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un ensemble pour système de variation du taux de compression d'un moteur à combustion interne comportant: - une pièce excentrique ayant un corps réalisé à partir de deux demi-coquilles assemblées 15 entre elles, le corps comprenant une face interne, une face externe excentrique par rapport à la face interne du corps, deux couronnes dentées positionnées de part et d'autre de la face externe, et un plan d'excentricité passant par un axe de la face interne et un axe de la face externe, et - deux coussinets destinés à être plaqués contre la face interne du corps, les deux 20 coussinets présentant une zone de jonction au niveau de leurs extrémités libres, tel que la zone de jonction des coussinets s'étend dans un plan formant un angle par rapport au plan d'excentricité compris entre 0° et- 45°, notamment entre 0 et - 40°. [0008] De préférence, l'angle (A1) est compris entre 0 et - 30°, notamment entre 0 et - 23,7° , de préférence entre -2 et -10° ou entre -3 é-6 0. 25 [0009] L'invention permet ainsi de minimiser des contraintes de jonctions entre les coussinets pour des réglages de l'excentrique correspondant à des fonctionnements sous forte charge du moteur thermique et d'améliorer la tenue mécanique des coussinets. [0010] Selon une réalisation, les deux demi-coquilles sont positionnées l'une par rapport à l'autre suivant un plan de découpe situé dans un prolongement de la zone de jonction 30 des coussinets. Cela permet de faciliter le montage de l'ensemble dans la mesure où il sera possible d'assemblé préalablement un coussinet avec une demi-coquille correspondante avant de positionner l'ensemble autour d'un maneton du vilebrequin. 3050234 3 [0011] Selon une réalisation, les deux demi-coquilles sont positionnées l'une par rapport à l'autre suivant un plan de découpe décalé par rapport au plan de la zone de jonction des coussinets. [0012] Selon une réalisation, le plan de découpe passe par des espaces diamétralement 5 opposés entre deux dents successives des couronnes dentées. [0013] Selon une réalisation, l'angle dépend d'un nombre de dents appartenant aux couronnes dentées et d'un calage de combustion sur des points de pleine charge. [0014] De préférence, l'angle est compris entre - 3° et - 6°, notamment d'environ - 4,2° pour un nombre de dents de 42. 10 [0015] Selon une réalisation, le corps de chaque pièce excentrique comporte au moins un trou de passage de liquide de lubrification. Cela permet d'assurer une lubrification d'un palier hydrodynamique formé par les coussinets. [0016] L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne comportant: - un vilebrequin, et 15 - un système de variation d'un taux de compression du moteur comportant au moins un ensemble tel que défini précédemment monté sur un maneton du vilebrequin. [0017] 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. 20 [0018] La figure 1, déjà décrite, est une vue en perspective éclatée d'une pièce excentrique selon l'état de la technique; [0019] Les figures 2a à 2d, déjà décrites, sont des vues en coupe d'une pièce excentrique illustrant les pics de pression observables pour des réglages d'excentrique valant respectivement 90 degrés, 45 degrés, 0 degré, et -45 degrés; 25 [0020] La figure 3 est une vue en perspective illustrant l'intégration du système de variation de taux de compression d'un moteur thermique selon la présente invention suivant toute la longueur du vilebrequin; [0021] La figure 4 est une vue en perspective du système de variation de taux de compression d'un moteur thermique selon la présente invention sans le vilebrequin; 3050234 4 [0022] Les figures 5a et 5b sont des vues en coupe d'une pièce excentrique à configuration améliorée selon la présente invention. [0023] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 5 [0024] La figure 3 montre une vue en perspective d'un système 11 de variation du taux de compression intégré dans un vilebrequin 12. Le système 11 permet 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 compression peut être diminué afin de réduire les risques 10 d'auto-allumage du mélange. [0025] 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. 15 [0026] Le vilebrequin 12 présente en outre une extrémité avant destinée à être liée en rotation avec une poulie. Un volant d'inertie (non représenté) est lié en rotation à l'extrémité arrière du vilebrequin 12. [0027] Des pièces excentriques 18 sont montées de manière rotative sur les manetons 13. Comme cela est mieux visible sur les figures 3 et 4, chaque pièce excentrique 18 20 comporte un corps 19 réalisé à partir de deux demi-coquilles 22 assemblées entre elles. Le corps 19 comprend une face externe 23 excentrique et deux couronnes dentées 24 positionnées de part et d'autre de la face excentrique 23 et concentriques d'une face interne 27. La face externe 23 excentrique est destinée à coopérer avec une grande extrémité d'une bielle, laquelle présente en outre une petite extrémité liée en rotation avec 25 un piston du moteur thermique. [0028] Des coussinets 40 sont destinés à être monté entre la face interne 27 du corps 19 et une périphérie externe du maneton 13 pour former un palier hydrodynamique. La face interne 27 et les faces des coussinets 40 présentent un axe sensiblement confondu avec l'axe du maneton 13, tandis que la face externe 23 est excentrique par rapport à la face 30 interne 27 et donc par rapport au maneton 13. 3050234 5 [0029] Comme cela est visible sur les figure 5a et 5b, les coussinets 40 présentent une zone de jonction Z au niveau de leurs extrémités libres s'étendant dans un plan P3 formant un angle Al par rapport au plan d'excentricité P2 de la pièce excentrique 18. Ce plan d'excentricité P2 est défini par le plan passant par un axe X1 de la face interne 27 et 5 un axe X2 de la face externe 23. Ainsi, le plan d'excentricité P2 correspond au plan passant par la surépaisseur la plus grande entre la périphérie interne 27 et la périphérie externe 23 de la pièce excentrique 18. [0030] L'angle Al est compris entre 0° et -23,7 degés. On note que les valeurs positives de l'angle Al sont mesurées suivant un sens horaire en partant du plan d'excentricité P2 10 alors que les valeurs négatives de l'angle Al sont mesurées suivant un sens anti-horaire, indiqué par une flèche, en partant du plan d'excentricité P2. Une telle plage angulaire permet de minimiser des contraintes de jonctions entre les coussinets 40 pour des réglages de l'excentrique correspondant à des fonctionnements sous forte charge du moteur thermique. En effet, la zone de jonction Z est alors soumise à un pic de pression M 15 lorsque le réglage de l'excentrique correspond aux taux de compression élevés du moteur thermique utilisés sur des points de faibles charges, donc avec des niveaux de pression cylindre faibles. [0031] Dans le mode de réalisation de la figure 5a, les deux demi-coquilles 22 sont positionnées l'une par rapport à l'autre suivant un plan de découpe P1 situé dans un 20 prolongement de la zone de jonction Z des coussinets 40. La zone de jonction Z des coussinets 40 est alors alignée avec le plan de découpe P1. Cela permet de faciliter le montage de l'ensemble dans la mesure où il est possible d'assembler préalablement un coussinet 40 avec une demi-coquille 22 correspondante avant de positionner l'ensemble autour du maneton 13 du vilebrequin 12. Dans ce cas, chaque coussinet 40 est monté 25 contraint contre la face interne 27 d'une demi-coquille 22 correspondante. [0032] La découpe de la pièce excentrique 18 est effectuée suivant le plan P1 passant entre des espaces diamétralement opposés s'étendant entre deux dents successives des couronnes 24. L'angle Al dépend donc d'un nombre de dents des couronnes dentées 24 et d'un calage de combustion sur des points de pleine charge. Dans un exemple de 30 réalisation, les couronnes 24 comportent chacune 42 dents en sorte qu'il existe 21 positions de fracturation possibles. [0033] Dans le mode de réalisation de la figure 5b, les deux demi-coquilles 22 sont positionnées l'une par rapport à l'autre suivant un plan de découpe P1 décalé par rapport 3050234 6 au plan P3 de la zone de jonction Z des coussinets 40. Le plan P1 pourra alors se situer dans un plan perpendiculaire au plan d'excentricité P2, tandis que le plan P3 de la zone de jonction Z forme un angle Al par rapport au plan P2. Dans cette configuration, les coussinets 40 sont préalablement positionnés sur le maneton 13 et les deux demi- 5 coquilles 22 correspondantes sont positionnées de manière décalée sur les coussinets 40 autour du maneton 13 du vilebrequin 12. [0034] Le corps 19 de chaque pièce excentrique 18 pourra comporter au moins un trou 41 de passage de liquide de lubrification d'orientation radiale pour permettre une lubrification du palier hydrodynamique formé par les coussinets 40. 10 [0035] Par ailleurs, un dispositif de commande 30 de la position angulaire des pièces excentriques 18 comporte un arbre d'actionnement 31 et une cascade de pignons constituée par un pignon d'actionnement 32 monté sur l'arbre d'actionnement 31, et un pignon intermédiaire 33, dit satellite, pour inverser le sens de rotation, engrenant d'une part avec le pignon d'actionnement 32 et d'autre part avec une couronne dentée 24 de la 15 pièce excentrique 18 correspondante (cf. figure 3). [0036] En fonctionnement et lorsque l'arbre d'actionnement 31 est fixe en rotation par rapport au bâti, le dispositif 30 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 31 pour ainsi transiter 20 vers un nouveau point de taux de compression. A cet effet, l'arbre d'actionnement 31 peut 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. [0037] En outre, à travers les tourillons 14 du vilebrequin 12, des arbres 36 et des pignons 37, dits de transfert, transmettent la même cinématique de la pièce excentrique 18 25 située du côté de l'arbre d'actionnement 31 de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques 18 du vilebrequin 12. A cette fin, les pignons 37 montés sur les arbres de transfert 36 engrènent avec une couronne 24 d'une pièce excentrique 18 amont et une couronne 24 d'une pièce excentrique 18 aval correspondante. 30 REVENDICATIONS1. Ensemble pour système (11) de variation du taux de compression d'un moteur à combustion interne comportant: - une pièce excentrique (18) ayant un corps (19) réalisé à partir de deux demi-coquilles (22) assemblées entre elles, ledit corps (19) comprenant une face interne (27), une face externe excentrique (23) par rapport à ladite face interne (27) dudit corps (19), deux couronnes dentées (24) positionnées de part et d'autre de ladite face externe (23), et un plan (P2) d'excentricité passant par un axe (X1) de ladite face interne (27) et un axe (X2) de ladite face externe (23), et - deux coussinets (40) destinés à être plaqués contre ladite face interne (27) dudit corps (19), lesdits deux coussinets (40) présentant une zone de jonction (Z) au niveau de leurs extrémités libres, caractérisé en ce que ladite zone de jonction (Z) des coussinets (40) s'étend dans un plan (P3) formant un angle (A1) par rapport au plan d'excentricité (P2) compris entre 0° et - 45°, notamment entre 0 et - 40°. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (A1) est compris entre 0 et - 30°, notamment entre 0 et - 23,7°, de préférence entre -2 et -10° ou entre -3 et -6 °. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux demi- coquilles (22) sont positionnées l'une par rapport à l'autre suivant un plan de découpe (P1) situé dans un prolongement de la zone de jonction (Z) des coussinets (40). 4. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles (22) sont positionnées l'une par rapport à l'autre suivant un plan de découpe (P1) décalé par rapport au plan (P3) de la zone de jonction (Z) des coussinets (40). 5. Ensemble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit plan de découpe (P1) passe par des espaces diamétralement opposés entre deux dents successives desdites couronnes dentées (24). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit angle (A1) dépend d'un nombre de dents appartenant auxdites couronnes dentées (24) et d'un calage de combustion sur des points de pleine charge. 3050234 8 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (A1) est compris entre - 3° et - 6°, notamment d'environ - 4,2° pour un nombre de dents de 42. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps (19) de chaque pièce excentrique (18) comporte au moins un trou 5 (41) de passage de liquide de lubrification. 9. Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte: - un vilebrequin (12), et - un système (11) de variation d'un taux de compression dudit moteur comportant au moins un ensemble tel que défini selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes monté sur un maneton (13) dudit vilebrequin (12).