Brevet FR3085181A1 — publié le 20200228

I MOTEUR THERMIQUE DONT LE VILEBREQUIN COMPREND DEUX ROUES D'ENTRAINEMENT L'invention concerne un moteur thermique ou moteur à combustion interne. L'invention concerne également un véhicule comprenant un tel moteur. Le compactage des moteurs thermiques et des groupes motopropulseurs 10 sous le capot des véhicules implique de regrouper des fonctions initialement découplées, notamment en unifiant les entraînements des accessoires moteur comme le démarreur, l'alternateur et les différentes pompes. 15 On connaît des moteurs dont l'entraînement de l'alternateur est relié au vilebrequin par des engrenages. Cependant, un premier inconvénient est que la taille du moteur est ainsi augmentée et implique une augmentation du volume réservé au moteur dans le véhicule. 20 De plus, en reliant les entraînements de ce type de dispositif avec le vilebrequin, l'acyclisme du vilebrequin dû aux cycles du moteur peut provoquer des chocs dans les engrenages, des défauts acoustiques et des contraintes dommageables pour ce type de dispositif. 25 Le but de l'invention est donc de fournir un moteur thermique et un véhicule remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l'invention permet de réaliser un moteur thermique dont le volume et l'architecture sont optimisés. 30 L'invention concerne un moteur thermique comprenant une première face de liaison mécanique de sortie, notamment une face de liaison mécanique à une boîte de vitesse. Ledit moteur comprend un vilebrequin, une première roue d'entraînement d'une première chaîne cinématique au niveau de la première face pour entraîner des composants en phase avec le vilebrequin ainsi qu'une deuxième roue d'entraînement d'une deuxième chaîne cinématique au niveau de la première face pour entraîner des éléments pouvant être déphasés par rapport au vilebrequin ou nécessitant un filtrage vis-à-vis des mouvements du vilebrequin. Les première et deuxième roues sont liées mécaniquement en parallèle au vilebrequin. Dans un mode de réalisation, la deuxième chaîne cinématique est liée 10 mécaniquement au vilebrequin par un couplage souple ou dans lequel la deuxième chaîne cinématique comprend un couplage souple. Dans un mode de réalisation, le couplage souple comprend une bride d'entrée et une bride de sortie reliée à la bride d'entrée par un organe de 15 transmission élastique et par un organe de transmission en friction ; la bride d'entrée étant mécaniquement liée en rotation avec le vilebrequin. Dans un mode de réalisation, l'organe de transmission élastique comprend un ressort. 20 Dans un mode de réalisation, la première roue est liée mécaniquement au vilebrequin par un couplage rigide. Dans un mode de réalisation, la première chaîne cinématique comprend exclusivement des pignons et/ou au moins un lien souple de type chaîne. Dans un mode de réalisation; la deuxième chaîne cinématique comprend exclusivement des pignons et/ou au moins un lien souple de type chaîne. 30 Dans un mode de réalisation, le moteur thermique comprend en outre un volant moteur. Ledit volant moteur est lié mécaniquement au vilebrequin au niveau de la première face. 3 L'invention concerne également un véhicule, notamment un véhicule automobile comprenant un moteur thermique selon l'invention. Les figures représentent, à titre d'exemple non-limitatif, un mode de réalisation d'un véhicule automobile selon l'invention. La figure I est un schéma d'un mode de réalisation d'un véhicule automobile. La figure 2 est un schéma en perspective d'un couplage d'un moteur du mode de réalisation du véhicule automobile. La figure 3 est une vue en coupe du couplage de la figure 2. Un exemple d'un moteur selon un mode de réalisation de l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 1. Le moteur thermique 1 comprend notamment un bloc-cylindres 10 et un 20 vilebrequin 8. Le vilebrequin 8 est monté en liaison pivot dans le bloc- cylindres 10 et est entraîné par le mouvement de pistons et de bielles. Le vilebrequin 8 s'étend longitudinalement à travers le bloc-cylindres 10. Le bloc-cylindres 10 comprend deux faces 11 et 12. Ces faces 11 et 12 25 sont des faces opposées du bloc-cylindres. Le vilebrequin sort d'au moins des faces afin de permettre la liaison mécanique du vilebrequin à une boite de vitesse 49. Cette première face est la face de liaison mécanique de sortie. 10 15 30 Divers éléments du moteur 43, 45, 46, 47,48 sont liés au vilebrequin au niveau de la première face ou du côté de la première face. 4 Le moteur thermique 1 comprend donc deux faces de liaison mécanique de sortie. La première face de liaison mécanique de sortie 11 peut comprendre des éléments de liaison à une boîte de vitesses 49. La première lace de liaison mécanique 11 peut comprendre des éléments de liaison à un volant moteur 44. Le moteur 1 peut comprendre un volant moteur 44 lié mécaniquement au vilebrequin 8 au niveau de la première face de liaison 11. Le moteur 1 peut comprendre un embrayage 50 entre la boîte de vitesses 49 et le volant moteur 44 au niveau de la première face de liaison 11. De préférence, aucun élément n'est lié mécaniquement au vilebrequin du côté ou au niveau de la deuxième face 12. Le moteur 1 comprend également une première roue d'entraînement 2 d'une première chaîne cinématique 3. La première roue 2 est liée mécaniquement par une première liaison mécanique au vilebrequin 8 au niveau de la première face 11. Cette première liaison mécanique permet, lors de la rotation du vilebrequin 8, d'entraîner ladite première chaire cinématique 3. La première chaine cinématique 3 est entrainée en rotation par la rotation du vilebrequin de manière phasée ou avec un léger écart de phase, lequel écart peut par exemple être inférieur à 20 d'anglecie rotation. Par c, de manière phasée », on entend que la rotation cyclique de la première chaine cinématique est en phase avec la rotation du vilebrequin c'est-à-dire que le décalage de phase est nul ou sensiblement nul. La première chaîne cinématique 3 peut comprendre un ou plusieurs arbres d'équilibrages 43, 48 et/ou au moins un arbre à came 45. L'arbre à carne 45 se retrouve ainsi lié mécaniquement au vilebrequin 8 de telle sorte que 5 la rotation du vilebrequin 8 entraîne la rotation de l'au moins un arbre à came 45. La rotation de l'au moins un arbre à came 45 est ainsi synchronisée avec la rotation du vilebrequin. La première roue d'entraînement 2 peut être liée mécaniquement au vilebrequin 8 par un couplage rigide 25. Par « couplage rigide ,, on entend ici que le couplage entre le vilebrequin 8 et la première roue d'entraînement 2 n'est pas amorti ou présente une 10 rigidité en fonction des inerties des composants Dans un mode de réalisation, le couplage entre le vilebrequin 8 et la première roue d'entraînement 2 ne comprend pas de couplage d'entraînement élastique et'ou ne comprend pas de couplage 15 d'entraînement à friction. Comme illustre sur la figure 3, la première roue d'entraînement 10 peut comprendre des moyens de fixation 25 au vilebrequin 8. Ces moyens de fixations peuvent comprendre tout moyen connu de l'homme du métier utilisé pour fixer une roue similaire à un vilebrequin tel que des couples vis/écrou, ou une vis dans un filetage. 20 Avantageusement, cette liaison rigide permet à l'arbre à came 45 et aux arbres d'équilibrages d'être entraînés en rotation synchronisée ou en phase avec le vilebrequin. 25 La première chaîne cinématique permet l'entraînement en rotation d'un ou plusieurs éléments du moteur ou arbres à partir de la rotation du vilebrequin 8 et sensiblement en phase avec la rotation du vilebrequin. Dans un mode de réalisation, la première chaîne cinématique 3 comprend 30 deux branches mécaniques s'étendant chacune depuis la première roue 2. Une de ces branches comprend au moins un arbre à came 45. La deuxième branche peut comprendre un arbre d'équilibrage 43. Chacune 6 de ces branches peut s'étendre depuis une surface extérieure 2' de la première roue 2. La première branche de la première chaîne cinématique peut comprendre 5 un arbre à came 45 et un arbre d'équilibrage 48. La deuxième branche de la première chaîne cinématique peut comprendre un arbre d'équilibrage 43, 10 Les arbres d'équilibrage permettent de limiter les vibrations du moteur, limitant ainsi l'usure du moteur et le confort global du véhicule. Préférentiellement, on entraîne donc les arbres d'équilibrage 43, 48 sur la première chaîne cinématique comprenant un couplage rigide avec le 15 vilebrequin afin d'amortir ces vibrations du moteur. Le moteur thermique 1 comprend également une deuxième roue 4 d'entraînement d'une deuxième chaîne cinématique 6. La deuxième roue d'entraînement 4 est liée mécaniquement par une deuxième liaison 20 mécanique au vilebrequin 8 au niveau de la première face. Cette deuxième liaison mécanique permet, lors de la rotation du vilebrequin 8, d'entraîner la deuxième chaîne cinématique 6. La deuxième chaine 6 est entrainee en rotation par la rotation du 25 vilebrequin avec un écart de phase avec le vilebrequin, lequel écart est supérieur à 2° d'angle et par exemple atteindre 15 `d'angle. La deuxième chaine cinématique 6 se différencie de la première chaine cinématique par le fait qu'elle peut admettre un écart de phase plus important avec le vilebrequin. 30 La deuxième chaine cinématique comprend des éléments entrainés en rotation par le vilebrequin, lesdits éléments pouvant admettre un déphasage relativement important vis-à-vis dudit vilebrequin ou des éléments nécessitant un filtrage vis-à-vis des mouvements du vilebrequin, par exemple pour filtrer les acyclismes du vilebrequin ou pour filtrer les efforts relatifs dynamiques importants vis-à-vis du vilebrequin. Dans un mode de réalisation, la première roue d'entraînement 2 et la deuxième roue d'entraînement 4 sont liées mécaniquement au vilebrequin 8 au niveau de ou du côté de la première face de liaison mécanique 11. 10 La première et la deuxième chaîne cinématique peuvent comprendre un ensemble de pièces destinées à transmettre un mouvement. Cet ensemble de pièces peut comprendre des courroies crantées, des pignons, des engrenages, des roues dentées et/ou des chaînes. 15 Dans un mode de réalisation, une chaîne cinématique comprend exclusivement au moins un lien souple de type chaîne, au moins un engrenage, au moins un pignon et/ou au moins une courroie crantée. 20 La deuxième chaîne cinématique 6 comprend une machine électrique réversible 46. La machine électrique réversible 46 peut comprendre un moteur électrique réversible. Le moteur électrique peut comprendre un rotor 461 et un stator 25 462. La deuxième chaîne d'entraînement 6 permet alors d'entraîner une rotation du rotor dans le stator. La machine électrique réversible 46 peut être reliée à une batterie électrique ou être couplée à une batterie électrique. 30 Dans un mode de réalisation, la machine électrique réversible 46 est conçue pour être utilisée dans deux modes de fonctionnement distincts. 8 Dans un premier mode de fonctionnement, la machine électrique réversible 46 est conçue pour, à partir de la rotation de la deuxième chaîne cinématique 6, produire un courant électrique. La machine électrique 5 réversible 46 convertit [énergie mécanique fournie au rotor en énergie électrique. Le courant électrique produit peut être utilisé pour charger la batterie électrique couplée à la machine électrique réversible 46 ou pour alimenter des accessoires du moteur thermique 1. 10 Dans un second mode de fonctionnement, la machine électrique réversible 46 est conçue produire une énergie mécanique à partir d'un courant électrique. L'énergie mécanique produite entraîne la rotation du rotor. Dans un mode de réalisation, le passage du premier au second mode de 15 fonctionnement peut être contrôlé par un calculateur du moteur ou par une interface de commande de l'utilisateur. La machine électrique réversible 46 est un dispositif pouvant comprendre des moyens pour générer une rotation de l'arbre du vilebrequin 8 ou pour 20 générer l'entraînement de la deuxième chaîne cinématique 6 à partir d'un courant électrique. Les moyens pour générer une rotation ou l'entraînement peuvent comprendre un moteur électrique. Le moteur électrique peut être couplé à une batterie électrique pour fournir un courant électrique aux bornes du moteur électrique. 25 Dans un mode de réalisation, la machine électrique réversible 46 est une machine synchrone. La machine électrique réversible 46 peut être utilisée comme un démarreur 30 électrique dans son second mode de fonctionnement. 9 Dans son second mode de fonctionnement, la machine électrique réversible peut aussi être utilisée pour fournir de l'énergie supplémentaire pour la rotation du vilebrequin lorsque le moteur thermique fonctionne. La machine électrique réversible permet ainsi, dans son second mode de 5 fonctionnement, de fournir un « effet boost » au moteur thermique. L'effort dynamique relatif vis-à-vis du vilebrequin peut être très important, nécessitant un couplage entre la deuxième chaîne cinématique et le vilebrequin sensiblement, souple. Un « effet boost » doit être compris comme la production d'un surplus d'énergie pour augmenter la puissance 10 du moteur thermique 1 pendant une période donnée. Utilisée dans son premier mode de fonctionnement, la machine électrique réversible 46 peut recharger une batterie à partir de la rotation du vilebrequin 8 lorsque le moteur thermique 1 fonctionne. La machine 15 électrique réversible 46 peut alors jouer le rôle d'alternateur. Dans un mode de réalisation préférentiel, la machine électrique réversible 46 est conçue pour être utilisée comme démarreur et alternateur et/ou être utilisé comme moteur électrique fournissant de l'énergie mécanique 20 supplémentaire pour l'entraînement du vilebrequin. La première roue 2 et la deuxième roue 4 d'entraînement sont représentées figure 3. 25 La première roue 2 et la deuxième roue 4 d'entraînement peuvent être liées en parallèle au vilebrequin 8. Dans un mode de réalisation, la première roue d'entraînement 2 comprend une première portion 26 pour entraîner la première chaîne cinématique 3 30 et une deuxième portion 24. La deuxième portion 24 peut présenter un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur de la première portion 26. 10 La deuxième roue d'entraînement 4 peut être liée mécaniquement au vilebrequin 8 par un couplage souple. La deuxième roue d'entraînement 4 peut coopérer avec la deuxième chaîne cinématique 6 par un couplage 5 élastique. La deuxième roue 4 peut être un élément de couplage élastique entre le vilebrequin 8 et la deuxième chaîne cinématique 6. La deuxième roue d'entraînement 4 permet de réaliser le couplage entre le vilebrequin 8 et la deuxième chaîne cinématique 6. 10 Comme illustré sur la figure 2, la deuxième roue d'entraînement 4 peut comprendre une bride d'entrée 22 liée mécaniquement au vilebrequin 8, éventuellement par l'intermédiaire de la deuxième portion 24 de la première roue d'entraînement 2. 15 La deuxième roue d'entraînement 4 peut également comprendre une bride de sortie 21, La bride de sortie 21 permet l'entraînement de la deuxième chaîne cinématique 6. La bride de sortie 21 peut être liée mécaniquement à la deuxième chaîne cinématique 6. La bride de sortie 21 peut être conçue 20 pour coopérer avec au moins un élément de la deuxième chaire cinématique 6 de manière à pouvoir l'entraîner. La deuxième roue d'entraînement 4 peut comprendre un organe de transmission élastique 23 ou d'un organe de transmission à friction. 25 L'organe de transmission élastique 23 permet avantageusement l'amortissement des chocs et la réduction de l'acyclisme entre le vilebrequin 8 et la deuxième chaîne cinématique 6, 30 La deuxième roue d'entraînement 4 peut être liée mécaniquement au vilebrequin 8 par l'intermédiaire de la première roue 2 ou de la deuxième portion 24 de la première roue d'entraînement 2. 11 L'organe de transmission élastique 23 est agencé de sorte que pour que l'énergie emmagasinée par l'organe de transmission élastique 23 lors de la torsion relative de la rotation de la bride d'entrée 22 et de l'organe de 5 transmission élastique 23 entraîne une rotation de la bride de sortie 21 de manière déphasée par rapport à la rotation de la bride d'entrée 22. L'organe de transmission élastique 23 peut être un ressort. 10 Le ressort peut être un ressort de compression ou un ressort hélicoïdal. Le ressort peut être enroulé au moins partiellement autour de la bride d'entrée 22. Le ressort est agencé de manière à amortir les vibrations entre la bride 15 d'entrée 22 et la bride de sortie 21. Ainsi, la torsion relative de la bride d'entrée entraînée par la rotation du vilebrequin 8 et du ressort va dans un premier temps comprimer le ressort. Le ressort va permettre de légers déphasages entre la rotation de la bride 20 de sortie 21 et celle de la bride de sortie 21. Ainsi, on observe sur la bride de sortie 21 une réduction de l'acyclisrne par rapport à la bride d'entrée 22. 25 Dans un mode de réalisation non-représenté, les efforts de rotation sont transmis entre la bride d'entrée 22 et la bride de sortie 21 par un organe de transmission à friction. L'organe de transmission à friction permet de limiter le couple mécanique 30 lorsque ledit couple mécanique dépasse une valeur prédéterminée. Cet organe de transmission en friction permet d'éviter des efforts trop importants sur la deuxième chaîne cinématique. L'organe de transmission 12 à friction permet ainsi de limiter les efforts maximums transmis entre la bride d'entrée 22 et la bride de sortie 21. L'organe de transmission à friction peut comprendre des garnitures de freins en contact l'une avec l'autre. La bride d'entrée 22 et la bride de sortie 21 peuvent comprendre chacun une garniture en contact avec la garniture de l'autre bride. L'organe de transmission à friction peut également comprendre au moins un ressort agencé pour presser les garnitures l'une contre l'autre. 10 Dans un mode de réalisation, la deuxième roue d'entraînement 4 comprend au moins un organe de transmission élastique et un organe de transmission à friction. 15 Le vilebrequin 8 est lié mécaniquement à la deuxième roue d'entraînement 4 par l'intermédiaire d'un couplage d'entraînement souple 23. La deuxième chaîne cinématique 6 comprend la machine électrique réversible 46. Alternativement, le couplage souple pourrait être localisé ailleurs dans la 20 deuxième chaîne cinématique 6 entre la deuxième roue d'entraînement 4 et la machine électrique 46. Comme illustré sur la figure 1, la deuxième chaîne cinématique 6 peut également peut également comprendre au moins un élément accessoire 25 du moteur 47 tel une pompe à eau. Par élément accessoire du moteur, on peut entendre également un élément sélectionné parmi une pompe à vide, une pompe de climatisation, une pompe à huile, une pompe de liquide de refroidissement, une pompe 30 à carburant. Enfin, la première chaîne cinématique 3 et la deuxième chaîne cinématique 6 peuvent comprendre un ou plusieurs éléments de transmission non directement liés à un accessoire. 5 Ces éléments de transmission sont agencés pour lier les roues 2 et 4 et les éléments des chaînes cinématiques 43, 45, 46, 47, 48. Ces éléments de transmission peuvent être des roues dentées, et/ou des courroies crantées et/ou des chaînes. 10 Un mode d'exécution d'un procédé de fonctionnement du moteur thermique selon un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit cl-dessous. Lorsque le moteur then e 1 est à l'arrêt, le démarrage peut se faire à l'aide de la machine électrique réversible 46, utilisé comme démarreur. La machine électrique réversible 46 a pour objectif d'enclencher la mise en rotation du vilebrequin 8. Une fois lancée, la rotation du vilebrequin 8 20 du moteur thermique 1 est assuré par les pistons du bloc-cylindres 10 du moteur thermique 1. Lors du fonctionnement du moteur thermique 1 et de la rotation du vilebrequin 8 provoqué par le moteur thermique 1, le mouvement de 25 rotation du vilebrequin 8 entraîne la deuxième roue d'entraînement 4 de la deuxième chaîne cinématique 6. La deuxième chaîne cinématique entraîne à son tour la machine électrique réversible. L'entraînement de la machine électrique réversible 46 peut alors générer la production d'énergie électrique pour le chargement d'une batterie. 30 14 La rotation de la première et de la deuxième roue peut également entraîner la première chaîne cinématique pour l'entraînement de divers éléments ou accessoires du moteur. La deuxième roue 4 formant un couplage d'entraînement élastique entre le vilebrequin et la deuxième chaîne cinématique autorise ainsi l'amortissement des chocs mécaniques et la réduction de l'acyclisme entre le vilebrequin et la deuxième chaîne cinématique. 10 Cet amortissement et cette réduction permettent avantageusement d'optimiser la durée de vie de la chaîne. Cet amortissement permet également à des éléments accessoires du moteur tel une pompe à eau de fonctionner sur un rythme plus homogène, 15 optimisant ainsi leur durée de vie. Cependant, certains éléments du moteur comme l'arbre à carne 45 ou des arbres d'équilibrages 43, 48 doivent être synchronisés le plus possible sur la rotation du vilebrequin 8 et sont donc entraînés par la première roue 2 20 d'entraînement qui comprend un couplage rigide entre le vilebrequin 8 et la première chaîne cinématique 2. Par exemple, l'arbre à came entraîne l'ouverture et la fermeture des soupapes des cylindres du bloc-cylindres 10. La rotation de l'arbre à came 25 doit ainsi être le plus synchronisée possible sur la rotation du vilebrequin. De la même manière, un ou plusieurs arbres d'équilibrage, autorisant l'amortissement des vibrations du moteur sont rigidement liés au vilebrequin par la première chaîne cinématique, 30 Le moteur thermique selon un mode de réalisation permet avantageusement de réduire le volume du moteur thermique en agençant les chaînes cinématiques sur la même face de liaison du moteur et en 15 regroupant les fonctions d'alternateur, de démarreur et de « booster » en une unique machine électrique réversible. La face de liaison est la face de liaison mécanique du vilebrequin à la boîte de vitesses. L'invention consiste également en un véhicule, REVENDICATIONS: 1. Moteur thermique (1) comprenant une première face (11) de liaison mécanique de sortie, notamment une face de liaison mécanique à une boîte de vitesses (49), le moteur (1) comprenant un vilebrequin (8) ; une première roue (2) d'entraînement d'une première chaîne cinématique (3) au niveau de la première face (11) pour entraîner des composants en phase avec le vilebrequin ; une deuxième roue (4) d'entraînement d'une deuxième chaîne cinématique (6) au niveau de la première face (11) pour entraîner des éléments pouvant être déphasés par rapport au vilebrequin ou nécessitant un filtrage vis-à-vis des mouvements du vilebrequin ; les première (2) et deuxième (4) roues étant liées mécaniquement en parallèle au vilebrequin (8). 2. Moteur thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel la deuxième chaîne cinématique (6) est liée mécaniquement au vilebrequin (8) par un couplage souple (23) ou dans lequel la deuxième chaîne cinématique comprend un couplage souple (23). 3. Moteur thermique selon la revendication 2, dans lequel le couplage souple comprend une bride d'entrée (22) et une bride de sortie (21) reliée à la bride d'entrée par un organe de transmission élastique (23) et par un organe de transmission en friction, la bride d'entrée (22) étant mécaniquement liée en rotation avec le vilebrequin (8). 4. Moteur thermique (1) selon la revendication 3, dans lequel l'organe de transmission élastique (23) comprend un ressort (23). 17 5. Moteur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la première roue (2) est liée mécaniquement au vilebrequin (8) par un couplage rigide (25). 5 6. Moteur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première chaîne cinématique (3) comprend exclusivement des pignons et/ou au moins un lien souple de type chaîne. 10 7. Moteur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième chaîne cinématique (6) comprend exclusivement des pignons et/ou au moins un lien souple de type chaîne. 15 8. Moteur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre, un volant moteur (44), ledit volant moteur (44) étant lié mécaniquement au vilebrequin (8) au niveau de la première face (11). 20 9. Véhicule (100), notamment véhicule automobile comprenant un moteur thermique (1) selon l'une des revendications précédentes.