EP0426540A1 - Moteur à combustion interne à rapport volumétrique variable - Google Patents

Moteur à combustion interne à rapport volumétrique variable Download PDF

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EP0426540A1
EP0426540A1 EP90403023A EP90403023A EP0426540A1 EP 0426540 A1 EP0426540 A1 EP 0426540A1 EP 90403023 A EP90403023 A EP 90403023A EP 90403023 A EP90403023 A EP 90403023A EP 0426540 A1 EP0426540 A1 EP 0426540A1
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EP
European Patent Office
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crankshaft
displacement
block
blocks
axis
Prior art date
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EP90403023A
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German (de)
English (en)
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EP0426540B1 (fr
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Bernard Condamin
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Individual
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Publication of EP0426540B1 publication Critical patent/EP0426540B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/047—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of variable crankshaft position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine with variable volumetric ratio where the volume of the combustion chambers is modified by displacement of the crankshaft relative to the cylinder head, the crankshaft being supported by a crankshaft separate from the cylinder block, the two blocks being able to move relative to one another thanks to at least one displacement device, while remaining connected to members ensuring their maintenance and their guidance, and comprising machining operations intended to receive said devices and members.
  • Such an engine is intended, in particular, for motor vehicles.
  • the operating range of conventional spark ignition engines has a majority of areas where the energy efficiency is poor compared to the maximum efficiency. These zones correspond either to a so-called "economic" regime where, for a determined speed, the load is much lower than that which the engine can support, or to a so-called “high” regime where the torque decreases when the speed of rotation increases. In these two cases, the filling of the cylinders is not complete and the resulting pressure in the combustion chambers is less than its maximum admissible value; the engine efficiency is reduced.
  • the present invention proposes to improve the efficiency of internal combustion engines by varying the minimum volume of the combustion chambers in substantially the same ratio as the mass of air admitted per cycle.
  • the engine according to the invention falls into the third category described above and provides solutions to the problems of vibration, contact corrosion and rigidity of the holding members; it is presented in various mounting forms compatible with industrialization and maintenance constraints.
  • crankshaft block monobloc and of rigidity substantially equivalent to that of the cylinder block.
  • the two blocks can move relative to each other while remaining integral, thanks to a displacement device whose centerpiece consists of a one-piece cylindrical journal of length close to the distance between the end bearings of the crankshaft , called displacement pin, comprising at its ends two concentric crank pins but offset relative to itself, called displacement crank pins, said pin being mounted in a bearing of one of the blocks, cylinder blocks or crankshaft blocks, and pivoting under the effect of a control device, driving the crank pins which, integral with the other block, cause their relative displacement.
  • a displacement device whose centerpiece consists of a one-piece cylindrical journal of length close to the distance between the end bearings of the crankshaft , called displacement pin, comprising at its ends two concentric crank pins but offset relative to itself, called displacement crank pins, said pin being mounted in a bearing of one of the blocks, cylinder blocks or crankshaft blocks, and pivoting under the effect of a control device, driving the
  • the displacement device is composed of a cylindrical displacement pin, in one piece, of length close to the distance which separates the end bearings of the crankshaft, and comprising at least at its ends two concentric crank pins eccentric with respect to the pin axis, said pin being mounted in a bearing of one of the blocks, cylinder blocks or crankshaft block, being able to pivot under the action of a control device, to drive the crank pins which, integral of the other block, cause the relative displacement of the two blocks.
  • the control device is integrated into the displacement pin and its housing, said pin comprising a cavity in the form of a cylindrical sector, composed of two radial walls, two side walls and a cylindrical central wall, the housing of said pin having an opening closed by a cover having a cylindrical surface contiguous with said pin and a partition of longitudinal section identical to that of the cavity and of cross section in the form of a cylindrical sector whose angle is equal with the difference between that of the sector of the cavity and the angle of rotation of the said pin and separating the cavity into two independent chambers, one of which, called thrust chamber, is capable of being supplied by a pressurized fluid causing the rotation of said pin, and is sealed by a seal resistant to high pressures, which follows the circular outer periphery of the cavity, joins the wall lateral of the partition and runs along the edge of the latter up to the central cylindrical part which it follows parallel to its axis until it closes on itself, and which is housed in grooves machined in the substantially cylindrical part and in the wall of the cover
  • the displacement pin can be pierced over its entire length with a parallel hole and off-center with respect to the axis of the pin to serve as a bearing for a shaft, called the displacement shaft, the ends of which constitute the displacement pins.
  • the member ensuring the maintenance is a cylindrical shaft around which the cylinder block and the crankshaft block can pivot, parallel to the axis of the crankshaft and passing through a plane containing l axis of the crankshaft and substantially perpendicular to the axes of the cylinders, called pivot shaft, located on the side opposite to the displacement device with respect to the plane of the axes of the cylinders comprising a middle part connected to one of the blocks and two ends connected to the other block and whose guiding members absorb the center distance variations inherent in the geometry of the displacement and holding members
  • the guiding members consist of at least one guide pin, drilled an eccentric hole parallel to their own axis, the main axis of which is attached to one of the blocks, while the eccentric axis of which is attached to the other block, and produced, either in the form of a long journal mounted between the displacement journal and the displacement shaft or between the pivot axis and its bearing, either in the form of two short journals mounted between the
  • the members constituting the guide consist of a coupling composed of flexible fastener (s) each of which is composed of a rectangular plate comprising, over its entire length, on one side, a tube, and on the opposite side, a reinforced fixing zone, each of the ends of the plate being connected to a different block, and in its middle, a zone of lesser thickness constituting the flexible part of the fastener, and the fastener is made, either in the form of a long fastener, the tube of which acts as a bearing for the pivot shaft while the fixing zone is fixed to the block to which said shaft is attached, or in the form of two short fasteners, the tube of which holds the ends of the pivot shaft or of the displacement shaft while their fixing zone is fixed to the block to which said ends are attached.
  • the transfer kinematic chain is composed of two pinions with external toothing coaxial with the pivot axis and integral, one being driven by the pinion disposed on the crankshaft, the other driving the pinion (s) of the or camshafts.
  • the pivoting shaft is mounted on bearings, on each of the blocks, and rotates while the engine is running under the action of a pinion fixed at its end on the distribution side and driven, for example by means of 'a chain, by a pinion integral in rotation with the crankshaft.
  • the bodies providing guidance consist of bearings mounted between the crankshaft block and the cylinder block substantially parallel to the axes of the cylinders and allowing the blocks to roll or slide vertically against each other during their relative movement, the displacement device and said members being located on either side on the other side of a plane passing through the axis of the crankshaft and perpendicular to the cylinders.
  • the bodies ensuring the maintenance are constituted by springs or hydraulic cylinders interposed between the crankshaft block and the cylinder block and exerting sufficient lateral force so that, at the bearings, the two blocks cannot move away in any case Operating.
  • the crankshaft block supports the cylinder block and has lugs for fixing to the chassis of the vehicle, its front and rear faces being machined to fix, respectively, the timing cover of the engine and a clutch or gearbox housing, and the cylinder block comprising at its base bearings for the displacement pin (s), machined in their mass or fitted in housings provided for this purpose , as well as machining intended for the bodies ensuring the maintenance and the guidance in the case of mounting a single displacement device.
  • the tightness between the cylinder block and the crankshaft block is ensured by a flexible joint with U-shaped section fixed hermetically to each of said blocks at their joint and capable of supporting their relative displacements.
  • the pivoting shaft, the displacement shaft and the journal and the guiding members are permanently subjected to stresses in the same direction by means of springs or hydraulic jacks interposed between the cylinder block and the crankshaft block, and which push them back with a significant vertical force, in the same direction as the thrust of the pistons.
  • the bearings of the trunnions, crank pins and displacement shaft and of the bodies ensuring the maintenance and the guiding consist of self-lubricating sliding bands, locked in grooves provided for this purpose, or else the cylindrical or planar parts of the trunnions, crank pins and displacement and the bodies ensuring the maintenance and the guidance are self-lubricating.
  • the pivot shaft and the guide pin (s) consist of metal cores covered with thin cylindrical layers alternating metal and rubber allowing a slight rotation of the center relative to the periphery, while maintaining their coaxiality suitably despite the thrusts generated by the explosions, their peripheral part being blocked in a bearing of one of the blocks, provided for this effect, while their ends are kept locked in the other block.
  • the displacement device By its structure formed of eccentric cylinders pivoting in housings, the displacement device constitutes by its crank pins a holding element with two support points only for the two blocks (crankshaft block, cylinder block), but does not ensure their relative positioning in a perfectly determined manner; this is why it is added to the bodies ensuring maintenance and guidance and which constitute the third fulcrum or line of support parallel to said pin.
  • the two blocks are subjected to forces opposite to those produced by the displacement device, which tend to keep them away constantly whatever the operating conditions.
  • the internal combustion engine is shown in FIG. 1 with the cylinder head removed, but it can be understood that the variation in the compression ratio (or compression ratio) is effected by bringing the crankshaft 2 closer to the cylinder block 1 and, consequently, the cylinder head, not shown, which is fixed to the cylinder block.
  • the crankshaft block 3 is a box-shaped monobloc ( Figures 2 and 3); it has two sides 31 and 32, a front face 34 on the distribution side, a rear face 35 on the gearbox or clutch housing side, and transverse walls 36 connected together by walls 32 and supporting the lower half-bearings 365 of the crankshaft journals, at the rate of one wall per journal, and on which the upper half-bearings 366 are fixed; therefore, the crankshaft 2 must be mounted in the crankshaft block 3 before fixing the latter to the cylinder block 1 which is therefore devoid of crankshaft bearing supports.
  • the two blocks 1 and 3 comprise, machining intended to receive a displacement device and members ensuring the maintenance and the guiding of the other block and they are dimensioned so as to undergo no appreciable deformation under the effect of the thrust engine pistons and the inertia of moving parts.
  • the displacement device is composed of a one-piece cylindrical journal 7 (FIGS. 7 and 8) of length close to the distance which separates the end bearings of the crankshaft.
  • This journal comprises its ends are two concentric crankpins but offset from the axis of the journal and called displacement crankpins.
  • the displacement crankpins can either be added or machined at the ends of the journal (journal 74 in FIG. 7), or constitute themselves the ends 82 and 83 of a shaft 8, called the displacement shaft and supported by said journal in a bearing 91 of a journal 9 eccentric with respect to its own axis and pierced over its entire length ( Figure 8).
  • the pin 7 can pivot in a bearing 75 of one of the blocks, cylinder blocks or crankshaft blocks, under the action of a control device driving the crank pins, integral with the other block, thereby causing displacement relative of the two blocks.
  • the control device is integrated in the displacement pin and in its housing which has an opening 754 (FIG. 6) closed by a cover 76 (see FIG. 4) inside which a partition is arranged. 671.
  • the displacement pin 7 comprises a cavity in the form of a cylindrical sector 72 (see FIG. 5) which the partition 761, by applying in a sealed manner on the walls, separates into two independent chambers (see FIG. 1) of which one 721, called the thrust chamber, is supplied with pressurized fluid tending to increase its volume, thereby rotating said pin.
  • a second chamber 722 delimited by the partition 761 is connected to the discharge to recover leaks of fluid, in particular of liquid.
  • the cavity 72 (FIG. 8) has two planar radial walls 723 and 724, two side walls 725 and 726 and a cylindrical central wall 727.
  • the cover 76 has on the inside a cylindrical surface 766 substantially in quarter of a cylinder and contiguous with said pin, and on the outside a flange 770 serving to fix it in front of the opening 754 of the housing of said pin;
  • the partition 761 has a longitudinal section identical to that of the cavity and a cross section in the form of a cylindrical sector whose angle is substantially equal to the difference between that of the sector of the cavity 72 and the angle of rotation of said pin.
  • the cover 76 has holes or passages 764 allowing the admission and bleeding of the pressurized fluid from the thrust chamber 721 and the recovery, via the second chamber 722, of the fluid which would have leaked through the high pressure seal 763.
  • the walls of the thrust chamber 721 consist of the side walls 725 and 726 and the central 727 of the cavity and one of its radial walls 723, as well as the cylindrical wall 766 of the cover and one of the walls 767 of its partition.
  • the cover 76 and its radial partition 761 are fitted with grooves 762 making it possible to accommodate there a seal 763, for example made of PTFE / Nickel composite material, which follows the circular outer periphery of the cavity, joins the side wall of the partition and runs along the edge of the latter up to the central cylindrical part which it follows parallel to its axis until closing in on itself along the longitudinal end 766 of the cover.
  • a seal 763 for example made of PTFE / Nickel composite material, which follows the circular outer periphery of the cavity, joins the side wall of the partition and runs along the edge of the latter up to the central cylindrical part which it follows parallel to its axis until closing in on itself along the longitudinal end 766 of the cover.
  • the hydraulic control device sends a determined quantity of liquid under pressure into the thrust chamber 721 and conversely, when the energy demanded of the motor increases, the hydraulic control device lets escape from the thrust chamber a determined quantity of liquid so as to allow the two blocks to move away, thus reducing the volumetric ratio.
  • the dimensions of the displacement pin 7, its cavity 72 and the partition 762 of the cover are determined so as to obtain the actuating force necessary for bringing the two blocks (cylinder block and crankshaft block) together in all cases of operation.
  • control device consists of a hydraulic or mechanical transmission system (worm, rack, rod, ...) actuating the trunnion.
  • the relative displacement of the two blocks takes place according to a slight pivoting around a cylindrical shaft, parallel to the crankshaft and the axis of which passes through a plane containing the axis of the crankshaft and substantially perpendicular to the axes of the cylinders.
  • This shaft located on the side opposite to the displacement device with respect to the plane of the axes of the cylinders (see FIG. 3), has a middle part 61 connected to one of the blocks and two ends 62 and 63 connected to the other block.
  • the assembly of these three couples generates a single triangular and non-deformable assembly since its three sides are themselves non-deformable; in order to give the two blocks the relative mobility essential for the variation of the volumetric ratio, a member ensuring their proper guidance is mounted on one of said organs between itself and its landing, thereby constituting a mobile connection between the two couples that contain it.
  • the first type consists of one (or more) pin, called guide pin, pierced with an eccentric hole parallel to the axis of the pin, whose main axis is attached to one of the blocks, while the the offset axis is attached to the other block; two arrangements are possible for the journal: - A long guide pin 4 mounted, as an eccentric ring, between the displacement pin and the displacement shaft (Figure 13) or between the pivot shaft and its bearing ( Figure 1); - Two short guide pins 9 mounted, as eccentric rings, between the ends of the displacement shaft ( Figures 8 and 17) or the pivot shaft and their connecting block.
  • the second type consists of a coupling composed of flexible fastener (s) each of which being composed of a rectangular plate comprising, over its entire length, on one side, a tube and on the opposite side , a reinforced fixing area, these two ends being attached to a different block, and in the middle, a thinner area 53, 123 constituting the flexible part of the fastener; two arrangements are possible: - a long guide fastener 5, the tube 51 of which serves as a bearing for the middle part 61 of the pivot shaft while the fixing zone 52 is fixed to a connecting block 54 of the cylinder block 1 (see FIGS.
  • the timing drive takes place via a chain kinematics, called transfer gear (see Figure 9), consisting of two coaxial toothed gears with external teeth, one 161 driven by a pinion secured to the crankshaft, for example via a chain, and the other 162 driving the pinion (s) of the camshaft (s), the pinions are made integral by an axis 16 coaxial with the pivot shaft 6 so that its distances from the cylinder head and the crankshaft are constant (or vary insignificantly) regardless of the relative position of the two blocks.
  • transfer gear see Figure 9
  • the relative displacement of the blocks is carried out according to a pivoting bearing on pads mounted between the blocks, in a plane of the crankshaft substantially perpendicular to that of the cylinders, on the side opposite to the displacement device with respect to the plane cylinders, and allowing the blocks to slide laterally during their pivoting, said pads ensuring the maintenance and guiding of said blocks.
  • the relative movement of the two blocks is effected by the simultaneous action of two displacement devices 7 which also maintain and guide the blocks.
  • the block to receive the timing cover comprises a cylindrical housing 17, parallel to the crankshaft, for receiving the bearings of the axis 16 of the transfer gear, located on the distribution side, in a plane containing the crankshaft and substantially perpendicular to that of the cylinder axes.
  • the bodies providing guidance are constituted of movable or sliding removable bearings 37, easily removable, mounted between the blocks, substantially parallel to the axis of the cylinders and allowing the blocks to roll or slide vertically against one another during their relative displacement, the device displacement and said bearings being located on either side of the plane passing through the axes of the cylinders;
  • the member ensuring the maintenance consists of springs or hydraulic cylinders 394 interposed between the two blocks and exerting a sufficient lateral force so that, at said bearings, the two blocks cannot move away in any case of operation, for example under the effect of the motor torque or of resistant torques.
  • the hydraulic cylinders 394 comprise a pressure chamber 391 connected to a supply connection 393 and delimited by a piston sealed by seals 392 and which acts by a contact plate 39 on a plate or strip 395 of the crankshaft block.
  • the bodies providing guidance consist of pins similar to short guide pins mounted between the blocks in place of the pads described above, their plane of symmetry being substantially perpendicular to that of the cylinders.
  • the crankshaft block 3 constitutes the load-bearing part of the engine; it supports the cylinder block 1 and has lugs for fixing to the chassis of the vehicle; its front faces 34 and rear faces 35 (FIG. 3) are machined to fix therein, respectively, the engine timing cover and the clutch cover (or of the gearbox); in addition, each of them has an oblong hole 344 and 354 ( Figure 3) facilitating the installation of the crankshaft 2 in the crankshaft block.
  • Passages 331 are provided in the bottom 33 of the crankshaft block to communicate with the oil sump.
  • the cylinder block comprises, at its base, bearings 75 for the displacement pin (s) 7, which are machined in its mass or attached in housings provided for this purpose, as well as machining intended for the organs ensuring maintaining and guiding in the case of mounting a single displacement device.
  • crankshaft block 3 with its bearing caps 366 is entirely contained in the cylinder block 1 which constitutes the main support and is fixed to the vehicle and to the gearbox; compared to the assemblies described above, the machining carried out in the cylinder block is found in the crankshaft block and vice versa.
  • the pin 7 can be driven in rotation by means of a lateral rod 14 with a conical tip, articulated at 132 on the piston rod of a hydraulic cylinder 13 in articulated support on an axis 131 integral with the block - crankshaft 3.
  • the rear face of the cylinder block comprises, around the passage of the crankshaft, a hole intended to receive a part carrying an elastic seal bearing on the rear face of the crankshaft block in order to ensure their tightness with respect to the outside.
  • the assembly members of the blocks are permanently subjected to stresses in the same direction (FIG. 21) by means of springs or to hydraulic cylinders 38 interposed between the cylinder block 1 and the crankshaft block 3, and which push them back by exerting a significant vertical force, in the same direction as the thrust of the pistons, so that they cannot come close in any case
  • the jack 38 comprises a piston 384 sealed by seals 382 and delimiting a pressure chamber 381 connected to a pipe 383 for supplying pressurized fluid.
  • the bearings of the trunnions, the crankpins and the displacement shaft and of the bodies ensuring the maintenance and the guiding consist of self-lubricating sliding bands (see band 375 in the figure 20), blocked in grooves provided for this purpose; this process is simple to implement and inexpensive;
  • the external cylindrical or planar parts for sliding the trunnions, the crankpins and the displacement shaft and the bodies ensuring the maintenance and the guiding are made self-lubricating by a contribution of PTFE (polytetrafluoroethylene); the corresponding bearings, machined in the mass or attached, are made of material of great hardness and very low roughness;
  • the pivot shaft 6 is mounted on bearings 64 on each of the blocks and it receives, at its end on the distribution side, a toothed wheel 162; while the engine is running, it is rotated by the crankshaft 2 via a toothed pinion 161, for example by means of a chain (see FIG. 9).
  • the pin 7 which has a bore 71 in which is housed either the displacement shaft 81, or the long guide pin 4 which has a bearing bore 41 for the displacement shaft 8 which, as shown in FIG. 3, can have a central part 81 and two end parts 82 and 82 supported respectively by bearings 341 and 351 of the crankshaft block.
  • FIGS. 14 and 15 show the self-lubricating layer 65 on the respective pivot shafts 6 and 61 and, in FIG. 17, the peripheral part of the short pins 9 which comprises a self-lubricating layer 95 in contact with the bearing 341.
  • the present engine is particularly intended for automobiles. Its field of use covers both naturally aspirated or naturally aspirated engines as well as turbocharged engines, whether racing or touring. It could also extend to diesel engines.
  • turbocharged engines of passenger cars the operating range is very wide, the volumetric ratio can vary from about 5 to 10 when the turbo-compressor is in action to vary between 10 and 20 in economical driving.
  • the variations are reduced and serve only to compensate for the shortcomings of the distribution below and beyond the maximum torque regime.

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Abstract

L'invention concerne un moteur dont le rapport volumétrique varie pendant la marche par déplacement du vilebrequin par rapport à la culasse. Il est constitué d'un bloc-cylindres 1 et d'un bloc-vilebrequin 3 indépendants, le premier recevant la culasse et le second le vilebrequin 2, les bielles et les pistons; les deux blocs se déplacent l'un par rapport à l'autre grâce à un dispositif de déplacement 6, 7, 8 et sont maintenus reliés l'un à l'autre par des organes de maintien et de guidage. Le déplacement relatif des deux blocs modifie le volume des chambres de combustion et permet d'y maintenir la pression maximum admissible afin que le moteur fonctionne à son meilleur rendement. Le présent moteur procure une économie de consommation à faible charge et un surplus de puissance à haut régime. Il est particulièrement destiné aux automobiles de tourisme et de course.

Description

  • La présente invention concerne un moteur à combustion interne à rapport volumétrique variable où le volume des chambres de combustion est modifié par déplacement du vile­brequin par rapport à la culasse, le vilebrequin étant supporté par un bloc-vilebrequin distinct du bloc-cylindres, les deux blocs pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre grâce à au moins un dispositif de déplacement, tout en restant reliés à des organes assurant leur maintien et leur guidage, et comportant des usinages destinés à recevoir lesdits dispositifs et organes. Un tel moteur est destiné, en particulier, aux véhicules automobiles.
  • La plage de fonctionnement des moteurs à allumage commandé classiques présente une majorité de zones où le rendement énergétique est médiocre par rapport au rendement maximum. Ces zones correspondent soit à un régime dit "éco­nomique" où, pour une vitesse de rotation déterminée, la charge est très inférieure à celle que peut supporter le moteur, soit à un régime dit "élevé" où le couple décroît quand la vitesse de rotation augmente. Dans ces deux cas, le remplissage des cylindres n'est pas complet et la pression résultante dans les chambres de combustion est inférieure à sa valeur maximum admissible; le rendement du moteur s'en trouve diminué. La présente invention se propose d'améliorer le rendement des moteurs à combustion interne en faisant varier le volume minimal des chambres de combustion sensi­blement dans le même rapport que la masse d'air admise par cycle.
  • Les études et réalisations existantes sur les moteurs à rapport volumétrique (dénommé également taux de compression) variable peuvent être classées en trois catégories:
    - celle où le volume minimal des chambres de combustion est modifié par variation de la géométrie des organes en mouvement (longueur des bielles, hauteurs des pistons, diamètre du vilebrequin, etc.) et qui, malgré le maintien des caractéristiques thermiques et aérody­namiques des chambres, présente l'inconvénient de provoquer une usure accélérée des organes mobiles, d'une part à cause de leur fragilisation due à leur fragmentation et, d'autre part, à cause des modifica­tions de leur équilibrage;
    - celle où le volume minimal des chambres de combustion est modifié par la montée ou la descente d'un piston dans la culasse au niveau de chaque chambre de combus­tion et qui présente l'inconvénient de dégrader leurs caractéristiques thermiques et aérodynamiques tout en conservant sensiblement intactes les caractéristiques mécaniques de l'ensemble;
    - celle où le volume des chambres de combustion est modifié par déplacement du vilebrequin par rapport à la culasse et qui ne présente pas les inconvénients cités précédemment; cependant, les solutions connues jusqu'a­lors exigent un accroissement significatif de la longueur des tourillons de vilebrequin et utilisent des organes de maintien et de déplacement sujets à des déformations non négligeables ainsi que des moyens d'assemblage susceptibles d'une usure rapide par corrosion de contact.
  • Le moteur suivant l'invention entre dans la troisième catégorie décrite ci-dessus et apporte des solutions aux problèmes de vibration, de corrosion de contact et de rigi­dité des organes de maintien; il est présenté sous des formes de montage diverses compatibles avec les contraintes d'indus­trialisation et de maintenance.
  • A cet effet, le vilebrequin n'est pas monté, comme à l'accoutumé, sur le bloc cylindre, mais est supporté par un ensemble mécanique distinct, nommé bloc-vilebrequin, monobloc et de rigidité sensiblement équivalente à celle du bloc-­cylindres. Les deux blocs peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre tout en restant solidaires, grâce à un dispositif de déplacement dont la pièce maîtresse est consti­tuée d'un tourillon cylindrique monobloc de longueur voisine de la distance entre les paliers extrêmes du vilebrequin, nommé tourillon de déplacement, comportant à ses extrémités deux manetons concentriques mais excentrés par rapport à lui-même, nommés manetons de déplacement, ledit tourillon étant monté dans un palier de l'un des blocs, bloc-cylindres ou bloc-vilebrequin, et pivotant sous l'effet d'un dispositif de commande, entraînant les manetons qui, solidaires de l'autre bloc, provoquent leur déplacement relatif.
  • Selon l'invention, le dispositif de déplacement est composé d'un tourillon de déplacement cylindrique, monobloc, de longueur voisine de la distance qui sépare les paliers extrêmes du vilebrequin, et comportant au moins à ses extré­mités deux manetons concentriques excentrés par rapport à l'axe du tourillon, ledit tourillon étant monté dans un palier de l'un des blocs, bloc-cylindres ou bloc-vilebrequin, en étant susceptible de pivoter sous l'action d'un dispositif de commande, pour entraîner les manetons qui, solidaires de l'autre bloc, provoquent le déplacement relatif des deux blocs.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande est intégré au tourillon de déplace­ment et à son logement, ledit tourillon comportant une cavité en forme de secteur cylindrique, composée de deux parois radiales, deux parois latérales et d'une paroi centrale cylindrique, le logement dudit tourillon comportant une ouverture fermée par un couvercle présentant une surface cylindrique jointive avec ledit tourillon et une cloison de section longitudinale identique à celle de la cavité et de section transversale en forme de secteur cylindrique dont l'angle est égal à la différence entre celui du secteur de la cavité et l'angle de rotation dudit tourillon et séparant la cavité en deux chambres indépendantes dont l'une, nommée chambre de poussée, est susceptible d'être alimentée par un fluide sous pression provoquant la rotation dudit tourillon, et est rendue étanche par un joint d'étanchéité résistant à de hautes pressions, qui suit le pourtour extérieur circu­laire de la cavité, rejoint la paroi latérale de la cloison et longe le bord de celle-ci jusqu'à la partie cylindrique centrale qu'il suit parallèlement à son axe jusqu'à se refermer sur lui-même, et qui est logé dans des gorges usinées dans la partie sensiblement cylindrique et dans la paroi du couvercle, lui-même percé de trous permettant l'admission et la purge du fluide sous pression de la chambre de poussée, ainsi que la récupération, via la deuxième chambre, du fluide qui aurait fui à travers le joint haute pression.
  • Le tourillon de déplacement peut être percé sur toute sa longueur d'un trou parallèle et excentré par rapport à l'axe du tourillon pour servir de palier à un arbre, dénommé arbre de déplacement et dont les extrémités constituent les manetons de déplacement.
  • Selon un autre mode de réalisation du moteur à combus­tion interne, l'organe assurant le maintien est un arbre cylindrique autour duquel peuvent pivoter le bloc-cylindres et le bloc-vilebrequin, parallèle à l'axe du vilebrequin et passant par un plan contenant l'axe du vilebrequin et sensi­blement perpendiculaire aux axes des cylindres, dénommé arbre de pivotement, situé du côté opposé au dispositif de déplace­ment par rapport au plan des axes des cylindres comportant une partie médiane reliée à l'un des blocs et deux extrémités reliées à l'autre bloc et dont les organes assurant le guidage absorbent les variations d'entraxe inhérentes à la géométrie des organes de déplacement et de maintien, selon l'invention, les organes assurant le guidage sont constitués d'au moins un tourillon de guidage, percés d'un trou excentré et parallèle à leur propre axe, dont l'axe principal est rattaché à l'un des blocs, tandis que l'axe excentré est rattaché à l'autre bloc, et réalisé, soit sous forme d'un tourillon long monté entre le tourillon de déplacement et l'arbre de déplacement ou entre l'axe de pivotement et son palier, soit sous forme de deux tourillons courts montés entre les extrémités de l'arbre de déplacement ou de l'axe de pivotement et leur bloc de rattachement. En variante, les organes constituant le guidage sont constitués d'un attelage composé d'attache(s) flexible(s) dont chacune est composée d'une plaque rectangulaire comportant, sur toute sa longueur, d'un côté, un tube, et sur le côté opposé, une zone renforcée de fixation, chacune des extrémités de la plaque étant reliées à un bloc différent, et en son milieu, une zone de moindre épaisseur constituant la partie flexible de l'at­tache, et l'attache est réalisée, soit sous la forme d'une attache longue dont le tube sert de palier à l'arbre de pivotement tandis que la zone de fixation est fixée au bloc auquel est rattaché ledit arbre, soit sous forme de deux attaches courtes dont le tube maintient les extrémités de l'arbre de pivotement ou de l'arbre de déplacement tandis que leur zone de fixation est fixée au bloc auquel sont ratta­chées lesdites extrémités.
  • Lorsque, dans le moteur à combustion interne, l'entraî­nement de la distribution est assuré par une chaîne cinéma­tique de transfert absorbant les variations de distance entre le ou les arbres à cames et le vilebrequin dues au déplacement relatif des deux blocs, selon l'invention, la chaîne cinéma­tique de transfert est composée de deux pignons à denture extérieure coaxiaux à l'axe de pivotement et solidaires, l'un étant entraîné par le pignon disposé sur le vilebrequin, l'autre entraînant le(s) pignon(s) du ou des arbres à cames. L'arbre de pivotement est monté sur des roulements, sur chacun des blocs, et tourne pendant la marche du moteur sous l'action d'un pignon fixé à son extrémité du côté de la distribution et entraîné, par exemple par l'intermédiaire d'une chaîne, par un pignon solidaire en rotation du vilebre­quin. Les organes assurant le guidage sont constitués de paliers montés entre le bloc-vilebrequin et le bloc-cylindres sensiblement parallèles aux axes des cylindres et permettant aux blocs de rouler ou de glisser verticalement l'un contre l'autre lors de leur déplacement relatif, le dispositif de déplacement et lesdits organes étant situés de part et d'autre d'un plan passant par l'axe du vilebrequin et per­pendiculaire aux cylindres. Les organes assurant le maintien sont constitués par des ressorts ou des vérins hydrauliques interposés entre le bloc-vilebrequin et le bloc-cylindres et exerçant une force latérale suffisante pour que, au niveau des paliers, les deux blocs ne puissent s'éloigner dans aucun cas de fonctionnement.
  • Selon un autre mode de réalisation du moteur selon l'invention, le bloc-vilebrequin supporte le bloc-cylindres et comporte des pattes de fixation au châssis du véhicule, ses faces avant et arrière étant usinées pour y fixer, res­pectivement, le carter de distribution du moteur et un carter d'embrayage ou de boîte de vitesses, et le bloc-cylindres comportant à sa base des paliers pour le(s) tourillon(s) de déplacement, usinés dans sa masse ou rapportés dans des logements prévus à cet effet, ainsi que des usinages destinés aux organes assurant le maintien et le guidage dans le cas du montage d'un seul dispositif de déplacement. L'étanchéité entre le bloc-cylindres et le bloc-vilebrequin est assurée par un joint souple à section en forme de U fixé herméti­quement à chacun desdits blocs à leur jointure et aptes à supporter leurs déplacements relatifs. L'arbre de pivotement, l'arbre et le tourillon de déplacement et les organes assu­rant le guidage sont soumis en permanence à des sollicita­tions de même sens grâce à des ressorts ou des vérins hy­drauliques interposés entre le bloc-cylindres et le bloc-­vilebrequin, et qui les repoussent avec une force verticale importante, de même sens que la poussée des pistons.
  • Les paliers des tourillons, manetons et arbre de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage sont constitués de bandes de glissement autolubrifiantes, bloquées dans des gorges prévues à cet effet, ou bien les parties cylindriques ou planes des tourillons, manetons et arbre de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage sont autolubrifiantes.
  • Selon un autre mode de réalisation, l'arbre de pivote­ment et le(s) tourillon(s) de guidage sont constitués de noyaux métalliques recouverts de couches minces cylindriques alternées de métal et de caoutchouc permettant une rotation légère du centre par rapport à la périphérie, tout en main­tenant convenablement leur coaxialité malgré les poussées engendrées par les explosions, leur partie périphérique étant bloquée dans un palier de l'un des blocs, prévu à cet effet, tandis que leurs extrémités sont maintenues bloquées dans l'autre bloc.
  • Par sa structure formée de cylindres excentrés pivotant dans des logements, le dispositif de déplacement constitue par ses manetons un élément de maintien à deux points d'appui seulement pour les deux blocs (bloc-vilebrequin, bloc-­cylindres), mais n'assure pas leur positionnement relatif de façon parfaitement déterminée; c'est pourquoi on lui adjoint des organes assurant le maintien et le guidage et qui consti­tuent le troisième point d'appui ou ligne d'appui parallèle audit tourillon.
  • Afin de limiter l'effet des vibrations, les deux blocs sont soumis à des forces opposées à celles produites par le dispositif de déplacement, qui tendent à les éloigner en permanence quelles que soient les conditions de fonctionne­ment.
  • Par ailleurs, l'utilisation de matériaux composites autolubrifiants dans l'assemblage des organes de maintien et de guidage résout les problèmes de corrosion de contact.
  • Les variations de distance entre le vilebrequin et le ou les arbres à cames sont absorbées par un ensemble composé de deux pignons coaxiaux et solidaires, l'un étant entraîné par le pignon disposé sur le vilebrequin et l'autre entraî­nant le(s) pignon(s) de l'arbre ou des arbres à cames.
    • - la figure 1 représente, en coupe transversale schéma­tique, le bloc-cylindres et le bloc-­vilebrequin d'un moteur selon l'invention, dans lequel les organes de guidage sont constitués d'un tourillon monté sur un axe de pivotement;
    • - la figure 2 représente, en coupe transversale suivant la ligne A-A à la figure 3, le bloc-­vilebrequin du moteur selon l'invention;
    • - la figure 3 représente, en coupe horizontale suivant la ligne B-B à la figure 2, le bloc-­vilebrequin du moteur selon l'invention;
    • - la figure 4 représente, en coupe transversale, le couvercle du dispositif de déplacement du moteur selon l'invention;
    • - la figure 5 représente, en coupe transversale, le tourillon de déplacement du moteur selon l'invention;
    • - la figure 6 représente, en coupe transversale, le palier du tourillon de déplacement et l'ouverture du logement du dispositif de déplacement du moteur selon l'invention;
    • - la figure 7 représente, en coupe longitudinale, le tourillon de déplacement représenté à la figure 5 et équipé de manetons de dépla­cement rapportés;
    • - la figure 8 représente, en perspective et en vue éclatée, le montage des tourillons courts de guidage sur les extrémités de l'arbre de pivotement selon une variante de réalisation;
    • - la figure 9 représente, en vue fragmentaire et en coupe, le montage de la chaîne cinématique ou pignonerie de transfert du moteur selon l'invention;
    • - la figure 10 représente, en perspective, un tourillon court de guidage constitué de couches cylindriques alternées de métal et de caoutchouc, selon une variante de réali­sation;
    • - la figure 11 représente, en perspective, une attache courte de guidage du bloc-vilebrequin du moteur selon l'invention;
    • - la figure 12 représente, en perspective, une attache longue de guidage du vilebrequin du moteur selon l'invention;
    • - la figure 13 représente, en vue fragmentaire et en coupe, le dispositif de déplacement du bloc-cylindres équipé d'un tourillon long de guidage monté dans le tourillon de déplacement et supportant l'arbre de déplacement;
    • - la figure 14 représente, en vue fragmentaire et en coupe, le bloc-cylindres et le bloc-­vilebrequin reliés par une attache longue de guidage montée sur l'axe de pivotement du bloc-vilebrequin;
    • - la figure 15 représente, en vue fragmentaire et en coupe transversale, le bloc-cylindres du moteur selon l'invention adapté à l'uti­lisation d'un bloc-vilebrequin équipé d'attaches courtes ou de tourillons courts de guidage;
    • - la figure 16 représente, en vue fragmentaire et en coupe, le moteur selon l'invention équipé de deux attaches courtes de guidage montées sur le bloc-vilebrequin et maintenant les extrémités de l'arbre de déplacement;
    • - la figure 17 représente, en vue fragmentaire et en coupe, le moteur selon l'invention équipé de deux tourillons courts de guidage montés sur le bloc-vilebrequin et mainte­nant les extrémités de l'arbre de dépla­cement;
    • - la figure 18 représente, en coupe, le bloc-cylindres d'un moteur selon l'invention équipé de deux dispositifs de déplacement montés sur le bloc-cylindre, de part et d'autre du plan des axes des cylindres;
    • - la figure 19 représente, en coupe transversale, le bloc-cylindres du moteur selon l'invention dans lequel le bloc-vilebrequin est entiè­rement contenu dans le bloc-cylindres;
    • - la figure 20 représente, en coupe transversale, le bloc-cylindres et le bloc-vilebrequin du moteur selon l'invention équipé d'un dispositif de guidage constitué de paliers glissants montés entre le bloc-cylindres et le bloc-vilebrequin;
    • - la figure 21 représente, en vue fragmentaire et en coupe, un vérin à piston de poussée verticale monté entre le bloc-cylindres et le bloc-vilebrequin.
  • Le moteur à combustion interne est représenté à la figure 1 culasse enlevée, mais l'on comprend que la variation du rapport volumétrique (ou taux de compression) s'effectue par rapprochement du vilebrequin 2 du bloc-cylindres 1 et, par conséquent, de la culasse non représentée qui est fixée sur le bloc-cylindres.
  • Le bloc-vilebrequin 3 est monobloc en forme de boîte (figures 2 et 3); il comporte deux flancs 31 et 32, une face avant 34 du côté distribution, une face arrière 35 du côté boîte de vitesses ou carter d'embrayage, et des parois transversales 36 reliées entre elles par des parois 32 et supportant les demi-paliers inférieurs 365 des tourillons du vilebrequin, à raison d'une paroi par tourillon, et sur lesquelles se fixent les demi-paliers supérieurs 366; de ce fait, le vilebrequin 2 doit être monté dans le bloc-­vilebrequin 3 avant de fixer ce dernier au bloc-cylindres 1 qui se trouve donc dépourvu de supports de paliers de vile­brequin.
  • Les deux blocs 1 et 3 comportent des, usinages destinés à recevoir un dispositif de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage de l'autre bloc et ils sont dimensionnés de manière à ne subir aucune déformation sensible sous l'effet de la poussée des pistons du moteur et de l'inertie des pièces en mouvement.
  • Le dispositif de déplacement est composé d'un tourillon cylindrique monobloc 7 (figures 7 et 8) de longueur voisine de la distance qui sépare les paliers extrêmes du vilebrequin. Ce tourillon, dénommé tourillon de déplacement, comporte à ses extrémités deux manetons concentriques mais excentrés par rapport à l'axe du tourillon et dénommés manetons de déplace­ment. Les manetons de déplacement peuvent soit être rapportés ou usinés aux extrémités du tourillon (tourillon 74 à la figure 7), soit constituer eux-mêmes les extrémités 82 et 83 d'un arbre 8, dénommé arbre de déplacement et supporté par ledit tourillon dans un palier 91 d'un tourillon 9 excentré par rapport à son propre axe et percé sur toute sa longueur (figure 8). Le tourillon 7 peut pivoter dans un palier 75 de l'un des blocs, bloc-cylindres ou bloc-vilebrequin, sous l'action d'un dispositif de commande entraînant les manetons, solidaires de l'autre bloc, en provoquant ainsi le déplace­ment relatif des deux blocs.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de commande est intégré au tourillon de déplacement et à son logement qui comporte une ouverture 754 (figure 6) fermée par un couvercle 76 (voir la figure 4) à l'intérieur duquel est aménagée une cloison 671. Le tourillon de déplacement 7 comporte une cavité en forme de secteur cylindrique 72 (voir la figure 5) que la cloison 761, en s'appliquant de façon étanche sur les parois, sépare en deux chambres indépendantes (voir la figure 1) dont l'une 721, dénommée chambre de poussée, est alimentée en fluide sous pression tendant à accroître son volume, faisant ainsi tourner ledit tourillon. Une deuxième chambre 722 délimitée par la cloison 761 est reliée à la décharge pour récupérer les fuites de fluide, notamment de liquide.
    La cavité 72 (figure 8) comporte deux parois radiales pla­nes 723 et 724, deux parois latérales 725 et 726 et une paroi centrale cylindrique 727.
  • Le couvercle 76 présente à l'intérieur une surface cylindrique 766 sensiblement en quart de cylindre et jointive avec ledit tourillon, et à l'extérieur un rebord 770 servant à le fixer devant l'ouverture 754 du logement dudit touril­lon; la cloison 761 comporte une section longitudinale identique à celle de la cavité et une section transversale en forme de secteur cylindrique dont l'angle est sensiblement égal à la différence entra celui du secteur de la cavité 72 et l'angle de rotation dudit tourillon. Le couvercle 76 comporte des trous ou passages 764 permettant l'admission et la purge du fluide sous pression de la chambre de poussée 721 et la récupération, via la deuxième chambre 722, du fluide qui aurait fui à travers le joint à haute pression 763.
  • Les parois de la chambre de poussée 721 se composent des parois latérales 725 et 726 et centrale 727 de la cavité et de l'une de ses parois radiales 723, ainsi que de la paroi cylindrique 766 du couvercle et de l'une des parois 767 de sa cloison.
  • Afin d'étancher la chambre de poussée 721, le couver­cle 76 et sa cloison radiale 761 sont équipés de gorges 762 permettant d'y loger un joint d'étanchéité 763, par exemple en matériau composite P.T.F.E./Nickel, qui suit le pourtour extérieur circulaire de la cavité, rejoint la paroi latérale de la cloison et longe le bord de celle-ci jusqu'à la partie cylindrique centrale qu'il suit parallèlement à son axe jusqu'à se refermer sur lui-même en longeant l'extrémité longitudinale 766 du couvercle.
  • Lorsque l'énergie demandée au moteur par son utilisa­teur diminue, le rapport volumétrique peut croître pour conserver un bon rendement et les blocs doivent être rappro­chés l'un de l'autre; à cet effet, le dispositif de commande hydraulique envoie une quantité déterminée de liquide sous pression dans la chambre de poussée 721 et inversement, lorsque l'énergie demandée au moteur augmente, le dispositif de commande hydraulique laisse s'échapper de la chambre de poussée une quantité déterminée de liquide de manière à laisser s'éloigner les deux blocs, réduisant ainsi le rapport volumétrique.
  • Les dimensions du tourillon de déplacement 7, de sa cavité 72 et de la cloison 762 du couvercle sont déterminées de manière à obtenir la force d'actionnement nécessaire au rapprochement des deux blocs (bloc-cylindres et bloc-­vilebrequin) dans tous les cas de fonctionnement.
  • Suivant une variante (figure 19), le dispositif de commande est constitué d'un système de transmission hydrauli­que ou mécanique (vis sans fin, crémaillère, biellette, ...) actionnant le tourillon.
  • De façon préférée, le déplacement relatif des deux blocs s'effectue suivant un léger pivotement autour d'un arbre cylindrique, parallèle au vilebrequin et dont l'axe passe par un plan contenant l'axe du vilebrequin et sensible­ment perpendiculaire aux axes des cylindres. Cet arbre, dénommé arbre de pivotement, situé du côté opposé au disposi­tif de déplacement par rapport au plan des axes des cylindres (voir la figure 3), comporte une partie médiane 61 reliée à l'un des blocs et deux extrémités 62 et 63 reliées à l'autre bloc.
  • En position intermédiaire du déplacement relatif des deux blocs (entre le maximum et le minimum du déplacement), l'arbre de pivotement 6, le tourillon 7 et les manetons de déplacement sont placés sensiblement dans un même plan.
  • Le déplacement "e" du vilebrequin par rapport à la culasse est sensiblement égal à:
    e = r x sin a x d/l
    avec:
    "l" entraxe entre l'arbre de pivotement 6 et les manetons de déplacement 8;
    "d" distance entre le vilebrequin et l'arbre de pivotement;
    "r" entraxe entre le tourillon 7 et les manetons de dépla­cement 8;
    "a" angle de rotation du tourillon de déplacement par rapport à la position intermédiaire du déplacement.
  • Pour un élément mécanique donné, les distances entre les différents usinages destinés à recevoir des couples d'organes, tels que l'arbre de pivotement 6 et tourillon 7 de déplacement, ou l'arbre de pivotement et le maneton de déplacement, ou encore le tourillon et les manetons de déplacement, étant fixes par construction, l'assemblage de ces trois couples génère un ensemble triangulé unique et indéformable puisque ses trois côtés sont eux-mêmes indéfor­mables; afin de donner aux deux blocs la mobilité relative essentielle à la variation du rapport volumétrique, un organe assurant leur guidage convenable est monté sur l'un desdits organes entre lui-même et son palier de réception, en consti­tuant ainsi une liaison mobile entre les deux couples qui le contiennent.
  • En reprenant les variables ci-dessus, la valeur du déplacement latéral généré par le pivotement du dispositif de déplacement "v" est égale à:
    v = r(1 - cos a)
    de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre.
  • Deux types d'organe de guidage sont retenus:
  • Le premier type est constitué d'un (ou plusieurs) tourillon, dénommé tourillon de guidage, percé d'un trou excentré parallèle à l'axe du tourillon, dont l'axe principal est rattaché à l'un des blocs, tandis que l'axe excentré est rattaché à l'autre bloc; deux montages sont envisageables pour le tourillon:
    - un tourillon long de guidage 4 monté, en tant que bague excentrée, entre le tourillon de déplacement et l'arbre de déplacement (figure 13) ou entre l'arbre de pivote­ment et son palier (figure 1);
    - deux tourillons courts de guidage 9 montés, en tant que bagues excentrées, entre les extrémités de l'arbre de déplacement (figures 8 et 17) ou de l'arbre de pivote­ment et leur bloc de rattachement.
  • Le second type est constitué d'un attelage composé d'attache(s) flexible(s) chacune d'elle étant composée d'une plaque rectangulaire comportant, sur toute sa longueur, d'un côté, un tube et sur le côté opposé, une zone renforcée de fixation, ces deux extrémités étant rattachées à un bloc différent, et en son milieu, une zone de moindre épais­seur 53, 123 constituant la partie flexible de l'attache; deux montages sont envisageables:
    - une attache longue de guidage 5 dont le tube 51 sert de palier à la partie médiane 61 de l'arbre de pivotement tandis que la zone de fixation 52 est fixée à un bloc de rattachement 54 du bloc-cylindres 1 (voir les figures 12 et 14);
    - deux attaches courtes de guidage 12 dont le tube 121 maintient les extrémités de l'arbre de pivotement 62 et 63 ou de l'arbre de déplacement 82 et 83 tandis que leur zone de fixation 122 est fixée à un bloc de rattachement 124 desdites extrémités (voir les figu­res 11 et 16).
  • Afin de remédier aux variations d'entraxe entre le(s) arbre(s) à cames et le vilebrequin dues au déplacement du vilebrequin par rapport à la culasse, l'entraînement de la distribution s'effectue par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique, dénommée pignonerie de transfert (voir la figure 9), constituée de deux pignons dentés coaxiaux à denture extérieure, l'un 161 entraîné par un pignon solidaire du vilebrequin, par exemple par l'intermédiaire d'une chaîne, et l'autre 162 entraînant le(s) pignon(s) de l'arbre (des arbres) à cames, les pignons sont rendus solidaires par un axe 16 coaxial à l'arbre de pivotement 6 de telle sorte que ses distances à la culasse et au vilebrequin soient cons­tantes (ou varient de façon insignifiante) quelle que soit la position relative des deux blocs.
  • Suivant une variante de réalisation, le déplacement relatif des blocs s'effectue suivant un pivotement prenant appui sur des patins montés entre les blocs, dans un plan du vilebrequin sensiblement perpendiculaire à celui des cylin­dres, du côté opposé au dispositif de déplacement par rapport au plan des cylindres, et permettant aux blocs de glisser latéralement pendant leur pivotement, lesdits patins assurant le maintien et le guidage desdits blocs.
  • Suivant une variante de réalisation (figure 18), le déplacement relatif des deux blocs s'effectue grâce à l'ac­tion simultanée de deux dispositifs de déplacement 7 qui assurent également le maintien et le guidage des blocs. Le bloc devant recevoir le carter de distribution comporte un logement cylindrique 17, parallèle au vilebrequin, pour recevoir les roulements de l'axe 16 de la pignonerie de transfert, situé du côté de la distribution, dans un plan contenant le vilebrequin et sensiblement perpendiculaire à celui des axes des cylindres.
  • Suivant une variante de réalisation (représentée figure 20), les organes assurant le guidage sont constitués de paliers 37 amovibles à rouleaux ou glissants, facilement démontables, montés entre les blocs, sensiblement parallèles à l'axe des cylindres et permettant aux blocs de rouler ou de glisser verticalement l'un contre l'autre lors de leur déplacement relatif, le dispositif de déplacement et lesdits paliers étant situés de part et d'autre du plan passant par les axes des cylindres; l'organe assurant le maintien est constitué de ressorts ou de vérins hydrauliques 394 inter­posés entre les deux blocs et exerçant une force latérale suffisante pour que, au niveau desdits paliers, les deux blocs ne puissent s'éloigner dans aucun cas de fonctionne­ment, par exemple sous l'effet du couple moteur ou de couples résistants. Les vérins hydrauliques 394 comportent une cham­bre de pression 391 reliée à un raccord d'alimentation 393 et délimitée par un piston étanché par des joints 392 et qui agit par une plaque de contact 39 sur une plaque ou bande 395 du bloc-vilebrequin.
  • Suivant une variante de réalisation, les organes assurant le guidage sont constitués de tourillons semblables aux tourillons courts de guidage montés entre les blocs à la place des patins décrits ci-dessus, leur plan de symétrie étant sensiblement perpendiculaire à celui des cylindres.
  • Selon une forme préférée de montage représentée à la figure 1, le bloc-vilebrequin 3 constitue la pièce porteuse du moteur; il supporte le bloc-cylindres 1 et comporte des pattes de fixation au châssis du véhicule; ses faces avant 34 et arrière 35 (figure 3) sont usinées pour y fixer, respec­tivement, le carter de distribution du moteur et le carter d'embrayage (ou de la boîte de vitesses); de plus, chacune d'elles comporte un trou oblong 344 et 354 (figure 3) faci­litant l'installation du vilebrequin 2 dans le bloc-­vilebrequin. Des passages 331 sont prévus dans le fond 33 du bloc-vilebrequin pour communiquer avec le carter d'huile.
  • Le bloc-cylindres comporte, à sa base, des paliers 75 pour le(s) tourillon(s) de déplacement 7, qui sont usinés dans sa masse ou rapportés dans des logements prévus à cet effet, ainsi que des usinages destinés aux organes assurant le maintien et le guidage dans le cas du montage d'un seul dispositif de déplacement.
  • L'étanchéité entre le bloc-cylindres et le bloc-­vilebrequin est assurée par un joint souple à section en forme de U 40 fixé hermétiquement à chacun desdits blocs à leur jointure (figures 1 et 20) et qui sont aptes à supporter leurs déplacements relatifs.
  • Suivant une variante de montage (figure 19), le bloc-­vilebrequin 3 avec ses chapeaux de palier 366 est entièrement contenu dans le bloc-cylindres 1 qui constitue le support principal et se fixe au véhicule et à la boîte de vitesses; par rapport aux montages décrits ci-avant, les usinages pratiqués dans le bloc-cylindres se retrouvent dans le bloc-vilebrequin et vice-versa. L'entraînement en rotation du tourillon 7 peut s'effectuer par l'intermédiaire d'une tige latérale 14 à embout conique, articulée en 132 sur la tige de piston d'un vérin hydraulique 13 en appui articulé sur un axe 131 solidaire du bloc-vilebrequin 3.
  • La face arrière du bloc-cylindres comporte, autour du passage du vilebrequin, un trou destiné à recevoir une pièce portant un joint élastique prenant appui sur la face arrière du bloc-vilebrequin afin d'assurer leur étanchéité vis-à-vis de l'extérieur.
  • La séparation du moteur en deux blocs mobiles l'un par rapport à l'autre étant de nature à accentuer les phénomènes vibratoires et les détériorations correspondantes, les solutions suivantes ont été adoptées, permettant, d'une part, de réduire les vibrations, et, d'autre part, d'améliorer la lubrification des organes de maintien et de guidage :
  • Pour réduire les vibrations, les organes d'assemblage des blocs (axe de pivotement, arbre et tourillons de déplace­ment, organes assurant le maintien et le guidage) sont soumis en permanence à des sollicitations de même sens (figure 21) grâce à des ressorts ou à des vérins hydrauliques 38 inter­posés entre le bloc-cylindres 1 et le bloc-vilebrequin 3, et qui les repoussent en exerçant une force verticale impor­tante, de même sens que la poussée des pistons, afin qu'ils ne puissent se rapprocher dans aucun cas de fonctionnement, par exemple, sous l'effet du frein moteur ou de l'inertie des pièces en mouvement. Le vérin 38 comporte un piston 384 étanché par des joints 382 et délimitant une chambre de pression 381 reliée à une canalisation 383 d'alimentation en fluide sous pression.
  • Pour améliorer la lubrification des organes de dépla­cement précités, les dispositions suivantes sont envisagées:
    - suivant la solution préférée d'amélioration de la lubrification, les paliers des tourillons, des manetons et de l'arbre de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage sont constitués de bandes de glissement autolubrifiantes (voir la bande 375 à la figure 20), bloquées dans des gorges prévues à cet effet; ce procédé est simple à mettre en oeuvre et peu onéreux;
    - suivant une variante d'amélioration de la lubrification, exclusive de la précédente pour les organes concernés, les parties cylindriques ou planes extérieures de glissement des tourillons, des manetons et de l'arbre de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage sont rendues autolubrifiantes par un apport de PTFE (polytétrafluoroéthylène); les paliers corres­pondants, usinées dans la masse ou rapportés, sont en matériau de grande dureté et de très faible rugosité;
    - suivant une variante d'amélioration de la lubrification de l'axe de pivotement et du ou des tourillon(s) de guidage, exclusive des précédentes, ceux-ci sont cons­titués de noyaux métalliques identiques à ceux décrits précédemment, recouverts de couches minces cylindriques alternées de métal et de caoutchouc 96 (figure 10) permettant une rotation légère du centre par rapport à la périphérie, tout en maintenant convenablement leur orientation coaxiale malgré les poussées engendrées par les explosions; leur partie périphérique 94 est bloquée dans un palier de l'un des blocs, prévu à cet effet, tandis que leur partie intérieure 92 est maintenue bloquée dans l'autre bloc (voir la figure 10);
    - suivant une variante d'amélioration de la lubrifica­tion, l'huile est amenée dans les paliers sous une forte pression, de l'ordre de 20 à 50 bars.
  • Suivant une variante d'amélioration de la lubrifica­tion, l'arbre de pivotement 6 est monté sur des roulements 64 sur chacun des blocs et il reçoit, à son extrémité du côté distribution, une roue dentée 162; pendant la marche du moteur, il est entraîné en rotation par le vilebrequin 2 via un pignon denté 161, par exemple par l'intermédiaire d'une chaîne (voir la figure 9).
  • On a représenté sur les figures 13 et 15 le tourillon 7 qui comporte un alésage 71 dans lequel vient se loger soit l'arbre de déplacement 81, soit le tourillon long de guida­ge 4 qui présente un alésage de palier 41 pour l'arbre de déplacement 8 qui, comme représenté à la figure 3, peut présenter une partie centrale 81 et deux parties d'extrémi­tés 82 et 82 supportées respectivement par des paliers 341 et 351 du bloc-vilebrequin.
  • On a représenté sur les figures 14 et 15 la couche autolubrifiante 65 sur les arbres de pivotement respectifs 6 et 61 et, à la figure 17, la partie périphérique des touril­lons courts 9 qui comporte une couche autolubrifiante 95 au contact du palier 341.
  • Le présent moteur est particulièrement destiné aux automobiles. Son domaine d'utilisation couvre aussi bien les moteurs atmosphériques ou à aspiration naturelle que les moteurs turbo-compressés, qu'ils soient de course ou de tourisme. Il pourrait également s'étendre aux moteurs Diesel. Pour les moteurs turbo-compressés des voitures de tourisme, la plage d'exploitation est très large, le rapport volumé­trique pouvant varier d'environ 5 à 10 lorsque le turbo-­compresseur est en action pour varier entre 10 et 20 en conduite économique. Pour les moteurs atmosphériques destinés à la compétition, fonctionnant généralement à pleine charge, les variations sont réduites et servent uniquement à pallier les carences de la distribution en-deçà et au-delà du régime de couple maximum.

Claims (16)

1. - Moteur à combustion interne à rapport volumétrique variable où le volume des chambres de combustion est modifié par déplacement du vilebrequin par rapport à la culasse, le vilebrequin (2) étant supporté par un bloc-vilebrequin (3) distinct du bloc-cylindres (1), les deux blocs pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre grâce à au moins un dispositif de déplacement, tout en restant reliés à des organes assurant leur maintien et leur guidage, et comportant des usinages destinés à recevoir lesdits dispositifs et organes, caractérisé en ce que ledit dispositif de déplace­ment est composé d'un tourillon de déplacement cylindrique, monobloc (7), de longueur voisine de la distance qui sépare les paliers extrêmes du vilebrequin (2) et comportant au moins à ses extrémités deux manetons concentriques (82, 83) excentrés par rapport à l'axe du tourillon, ledit tourillon étant monté dans un palier (75) de l'un des blocs, bloc-­cylindres ou bloc-vilebrequin, en étant susceptible de pivoter sous l'action d'un dispositif de commande, pour entraîner les manetons qui, solidaires de l'autre bloc, provoquent le déplacement relatif des deux blocs.
2. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande est intégré au tourillon de déplacement (7) et à son logement, ledit tourillon comportant une cavité (72) en forme de secteur cylindrique, composée de deux parois radiales (723 et 724), deux parois latérales (725 et 726) et d'une paroi centrale cylindrique (727), le loge­ment dudit tourillon comportant une ouverture (754) fermée par un couvercle (76) présentant une surface sensiblement cylindrique (766) jointive avec ledit tourillon et une cloison (761) de section longitudinale identique à celle de la cavité et de section transversale en forme de secteur cylindrique dont l'angle est égal à la différence entre celui du secteur de la cavité et l'angle de rotation dudit touril­lon et séparant la cavité en deux chambres indépendantes dont l'une (721), dénommée chambre de poussée, est susceptible d'être alimentée par un fluide sous pression provoquant la rotation dudit tourillon.
3. - Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de poussée (721) est rendue étanche par un joint d'étanchéité (763) résistant à de hautes pressions, qui suit le pourtour extérieur circulaire de la cavité, rejoint la paroi latérale de la cloison (761) et longe le bord de celle-ci jusqu'à la partie cylindrique centrale (727) qu'il suit parallèlement à son axe jusqu'à se refermer sur lui-­même, et qui est logé dans des gorges usinées dans la partie sensiblement cylindrique (766) et dans la paroi (761) du couvercle (76), lui-même percé de trous (764) permettant l'admission et la purge du fluide sous pression de la chambre de poussée (721), ainsi que la récupération, via la deuxième chambre (722) du fluide qui aurait fui à travers le joint haute pression (763).
4. - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tourillon de déplacement (7) est percé sur toute sa longueur d'un trou (71) parallèle et excentré par rapport à l'axe du tourillon pour servir de palier à un arbre (8), dénommé arbre de déplacement et dont les extrémités (82 et 83) constituent les manetons de dépla­cement.
5.- Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dont l'organe assurant le maintien est un arbre cylindri­que (6) autour duquel peuvent pivoter le bloc-cylindres (1) et le bloc-vilebrequin (3), parallèle à l'axe du vilebrequin et passant par un plan contenant l'axe du vilebrequin et sensiblement perpendiculaire à l'axe des cylindres, dénommé arbre de pivotement, situé du côté opposé au dispositif de déplacement par rapport au plan des axes des cylindres comportant une partie médiane (61) reliée à l'un des blocs et deux extrémités (62 et 63) reliées à l'autre bloc et dont les organes assurant le guidage absorbent les variations d'entraxe inhérentes à la géométrie des organes de déplacement et de maintien, caractérisé en ce que les organes assurant le guidage sont constitués d'au moins un tourillon de guidage, percés d'un trou excentré et parallèle à leur propre axe, dont l'axe principal est rattaché à l'un des blocs, tandis que l'axe excentré est rattaché à l'autre bloc, et réalisé, soit sous forme d'un tourillon long (4) monté entre le tourillon de déplacement et l'arbre de déplacement ou entre l'axe de pivotement et son palier, soit sous forme de deux tourillons courts (9) montés entre les extrémités de l'arbre de déplacement ou de l'axe de pivotement et leur bloc de rattachement.
6. - Moteur selon une quelconque des revendications 1 à 4, dont l'organe assurant le maintien est un arbre cylindri­que (6) autour duquel peuvent pivoter le bloc-cylindres (1) et le bloc-vilebrequin (3), parallèle à l'axe du vilebrequin et passant par un plan contenant l'axe du vilebrequin et sensiblement perpendiculaire à l'axe des cylindres, dénommé arbre de pivotement, situé du côté opposé au dispositif de déplacement par rapport au plan des axes des cylindres comportant une partie médiane (61) reliée à l'un des blocs et deux extrémités (62 et 63) reliées à l'autre bloc et dont les organes assurant le guidage absorbent les variations d'entraxe inhérentes à la géométrie des organes de déplacement et de maintien, caractérisé en ce que les organes assurant le guidage sont constitués d'un attelage composé d'attache(s) flexible(s) dont chacune d'elle est composée d'une plaque rectangulaire (53 et 123) comportant, sur toute sa longueur, d'un côté, un tube et, sur le côté opposé, une zone renforcée de fixation, chacune des extrémités de la plaque étant reliée à un bloc différent, et en son milieu, une zone de moindre épaisseur constituant la partie flexible de l'attache, et en ce que l'attache est réalisée, soit sous la forme d'une attache longue (5) dont le tube (51) sert de palier à l'arbre de pivotement tandis que la zone de fixation (52) est fixée au bloc auquel est rattaché ledit arbre, soit sous forme de deux attaches courtes (12) dont le tube (121) maintient les extrémités de l'axe de pivotement (62 et 63) ou de l'arbre de déplacement (82 et 83) tandis que leur zone de fixation (122) est fixée au bloc auquel sont rattachées lesdites extrémités.
7. - Moteur selon l'une des revendications 5 ou 6, où l'entraînement de la distribution est assuré par une chaîne cinématique de transfert absorbant les variations de distance entre le ou les arbres à cames et le vilebrequin dues au déplacement relatif des deux blocs, caractérisé en ce que la chaîne cinématique de transfert est composée de deux pignons à denture extérieure coaxiaux à l'axe de pivotement et solidaires, l'un (161) étant entraîné par le pignon disposé sur le vilebrequin, l'autre (162) entraînant le(s) pignon(s) du ou des arbres à cames.
8.- Moteur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'arbre de pivotement est monté sur roulements, sur chacun des blocs, et tourne pendant la marche du moteur sous l'action d'un pignon (161) fixé à son extré­mité du côté de la distribution et entraîné, par exemple par l'intermédiaire d'une chaîne, par un pignon solidaire en rotation du vilebrequin.
9.- Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les organes assurant le guidage sont constitués de paliers (37) montés entre le bloc-­vilebrequin (3) et le bloc-cylindres (1) sensiblement paral­lèles aux axes des cylindres et permettant aux blocs (1, 3) de rouler ou de glisser verticalement l'un contre l'autre lors de leur déplacement relatif, le dispositif de déplace­ment et lesdits organes étant situés de part et d'autre d'un plan passant par l'axe du vilebrequin et perpendiculaire aux cylindres.
10. - Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les organes assurant le maintien sont constitués de res­sorts ou de vérins hydrauliques (394) interposés entre le bloc-vilebrequin (3) et le bloc-cylindres (1) et exerçant une force latérale suffisante pour que, au niveau des pa­liers (37), les deux blocs ne puissent s'éloigner dans aucun cas de fonctionnement.
11.- Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc-vilebrequin (3) supporte le bloc-cylindres (1) et comporte des pattes de fixation au châssis du véhicule, ses faces avant (34) et arrière (35) étant usinées pour y fixer, respectivement, le carter de distribution du moteur et un carter d'embrayage ou de boîte de vitesses, et le bloc-cylindres (1) comportant à sa base des paliers (75) pour le(s) tourillon(s) de déplacement (7), usinés dans sa masse ou rapportés dans des logements prévus à cet effet, ainsi que des usinages destinés aux organes assurant le maintien et le guidage dans le cas du montage d'un seul dispositif de déplacement.
12. - Moteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étanchéité entre le bloc-cylindres (1) et le bloc-­vilebrequin (3) est assurée par un joint souple en forme de U (40) fixé hermétiquement à chacun desdits blocs à leur jointure et apte à supporter leurs déplacements relatifs.
13.- Moteur selon la revendication 1 et l'une des revendications 5, 6 ou 9, caractérisé en ce que l'arbre de pivotement, l'arbre et le tourillon de déplacement et les organes assurant le guidage sont soumis en permanence à des sollicitations de même sens grâce à des ressorts ou des vérins hydrauliques (38) interposés entre le bloc-­cylindres (1) et le bloc-vilebrequin (3), et qui les repous­sent avec une force verticale importante, de même sens que la poussée des pistons.
14. - Moteur selon la revendication 1 et l'une des revendications 5, 6 ou 9, caractérisé en ce que les paliers des tourillons, manetons et arbre de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage sont constitués de bandes de glissement autolubrifiantes (75), bloquées dans des gorges prévues à cet effet.
15.- Moteur selon la revendication 1 et l'une des revendications 5, 6 ou 9, caractérisé en ce que les parties cylindriques ou planes des tourillons, manetons et arbre de déplacement et des organes assurant le maintien et le guidage sont autolubrifiantes.
16. - Moteur selon la revendication 1 et l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'arbre de pivo­tement et le(s) tourillon(s) de guidage sont constitués de noyaux métalliques recouverts de couches minces cylindriques alternées de métal et de caoutchouc permettant une rotation légère du centre par rapport à la périphérie, tout en main­tenant convenablement leur coaxialité malgré les poussées engendrées par les explosions, leur partie périphérique étant bloquée dans un palier de l'un des blocs, prévu à cet effet, tandis que leurs extrémités sont maintenues bloquées dans l'autre bloc.
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