FR2486588A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH FIVE CYLINDERS IN LINE, EQUIPPED WITH A BALANCING SHAFT - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A CINQ CYLINDRES EN LIGNE, EQUIPE D'UN ARBRE D'EQUILIBRAGE. LE MOTEUR DE LA PRESENTE INVENTION COMPREND UN VILEBREQUIN QUI POSSEDE DES MANETONS DECALES DANS L'ORDRE 1-3-5-4-2 ET QUI PRESENTE, PARALLELEMENT AU VILEBREQUIN, UN ARBRE D'EQUILIBRAGE TOURNANT A LA MEME VITESSE ET EN SENS CONTRAIRE DE CE VILEBREQUIN, DONTLES MASSES D'EQUILIBRAGE SONT DISPOSEES DANS LA ZONE DES PLANS TERMINAUX DU VILEBREQUIN. DES MASSES D'EQUILIBRAGE 13, 14 SONT FIXEES RESPECTIVEMENT SUR DEUX ARBRES COAXIAUX 11, 12 TOURNANT CHACUN DANS DEUX PALIERS DISPOSES SUR OU DANS LE CARTER MOTEUR 15, UN PIGNON D'ENTRAINEMENT 21 ETANT FIXE SUR L'UN 11 DES DEUX ARBRES ET LES DEUX ARBRES 11, 12 ETANT RENDU SOLIDAIRES EN ROTATION PAR UN ARBRE DE LIAISON 20.THE PRESENT INVENTION CONCERNS AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH FIVE CYLINDERS IN LINE, EQUIPPED WITH A BALANCING SHAFT. THE ENGINE OF THE PRESENT INVENTION INCLUDES A CRANKSHAFT WHICH HAS SHIFTED CRANKSHAFTS IN THE ORDER 1-3-5-4-2 AND WHICH HAS, IN PARALLEL TO THE CRANKSHAFT, A BALANCING SHAFT TURNING AT THE SAME SPEED AND IN AN OPPOSITE DIRECTION. THIS CRANKSHAFT, WHICH BALANCING MASSES ARE PROVIDED IN THE AREA OF THE TERMINAL PLANS OF THE CRANKSHAFT. BALANCING WEIGHTS 13, 14 ARE FIXED RESPECTIVELY ON TWO COAXIAL SHAFTS 11, 12 EACH ROTATING IN TWO BEARINGS ARRANGED ON OR IN THE MOTOR CASE 15, A DRIVE PINION 21 BEING FIXED ON ONE 11 OF THE TWO SHAFTS AND THE TWO SHAFTS 11, 12 BEING MADE IN ONE ROTATION BY A LINK SHAFT 20.
Description
II
La présente invention concerne un moteur à com- The present invention relates to a combustion engine
bustion interne a cinq cylindres en ligne dont le vile- internal five-cylinder in-line bustion of which the city
brequin possède des manetons décalés dans l'ordre brequin has staggered crank pins in order
1 - 3 - 5 - 4 - 2 et qui présente, parallèlement au vi- 1 - 3 - 5 - 4 - 2 and which, together with the
lebrequin, un arbre d'équilibrage tournant à la même vitesse et en sens contraire de ce vilebrequin dont les masses d'équilibrage sont disposées dans la zone des plans terminaux du vilebrequin. Sur un système de cette catégorie connu par la demande de brevet déposée en République Fédérale Allemande DE-PS 1 142 727, les couples massiques de deuxième ordre intervenant pendant la marche du moteur sont considérablement réduits par le décalage particulier des manetons du vilebrequin. Il crankshaft, a balancing shaft rotating at the same speed and in the opposite direction of the crankshaft whose balancing masses are arranged in the region of the terminal planes of the crankshaft. On a system of this category known from the patent application filed in the Federal Republic of Germany DE-PS 1 142 727, the second-order mass moments occurring during the operation of the engine are considerably reduced by the particular offset crank pin crankshaft. he
est possible de compenser les couples massiques de pre- It is possible to compensate for the mass
mier ordre par un seul arbre d'équilibrage. A cet effet, les masses d'équilibrage sont de préférence disposées dans la zone des plans terminaux du vilebrequin. La first order by a single balance shaft. For this purpose, the balancing masses are preferably arranged in the region of the end planes of the crankshaft. The
distance importante réservée entre les masses d'équili- important distance reserved between the masses of balance
brage procure des couples d'équilibrage suffisants même brage provides sufficient balancing torques even
lorsque les masses d'équilibrage sont de dimensions rédui- when the balancing weights are of reduced dimensions
tes, donc légères. Par contre, le montage en paliers de l'arbre d'équilibrage, long et soumis à des couples de flexion élevés, devient plus difficile et requiert you, so light. On the other hand, the stepwise assembly of the balancer shaft, which is long and subjected to high bending moments, becomes more difficult and requires
un travail particulier pour l'alignement précis des pa- particular work for the precise alignment of the
liers.liers.
L'inventien a pour objet d'indiquer comment peuvent se monter sur paliers, de la meilleure façon possible et sans recourir à une solution augmentant le poids, des masses d'équilibrage servant à compenser les couples massiques de premier ordre, étant entendu oue ces masses d'équilibrage doivent conserver dans toutes les conditions de service leur position précise parallèle The purpose of the invention is to indicate how, in the best possible way and without the use of a solution increasing the weight, balancing masses can be used to compensate for first-order mass torques. balancing weights must maintain their exact parallel position under all operating conditions
à l'axe du vilebrequin. Les dispositions prévues par l'in- to the axis of the crankshaft. The provisions laid down by the
vention résolvent ce problème Dar le fait que les masses d'équilibrage sont fixées sur des arbres coaxiaux tournant chacun dans deux paliers disposés sur ou dans le carter moteur, un pignon d'entraînement étant fixé sur l'un des deux arbres et les deux arbres étant rendus solidaires This problem is solved by the fact that the balancing masses are fixed on coaxial shafts each rotating in two bearings arranged on or in the crankcase, a drive pinion being fixed on one of the two shafts and the two shafts. being united
en rotation npr un arbre de liaison. in rotation npr a connecting shaft.
On obtient ainsi un montage particulièrement ri- gide des deux masses d'équilibrage sur des arbres courts et indépendants l'un de l'autre. On compense par une certaine mobilité angulaire de l'arbre de liaison les faibles écarts, par rapport à l'axe commun, des arbres This results in a particularly rigorous mounting of the two balancing masses on short shafts and independent of each other. One compensates by a certain angular mobility of the connecting shaft the small deviations, with respect to the common axis, of the trees
prenant appui sur les deux extrémités opposées du mo- building on the two opposite ends of the
teur, écarts pouvant provenir des tolérances de fabrica- possible deviations from manufacturing tolerances.
tion ou qui prennent naissance durant la marche du moteur. or arise during engine operation.
Par ailleurs, même les dilatations thermiques axiales peuvent être compensées par l'arbre de liaison. Celui-ci Moreover, even the axial thermal expansions can be compensated by the connecting shaft. This one
servant uniquement à la transmission du couple, sa cons- only for the transmission of the couple, its
truction est relativement simple.truction is relatively simple.
L'invention prévoit également que l'arbre sur lequel est fixé le pignon d'entraînement soit logé, avec The invention also provides that the shaft on which the drive gear is fixed is housed, with
la masse d'équilibra-e, dans le carter de distribution. the balancing mass, in the timing case.
Il n'est donc pas besoin de prévoir pour ces pièces un carter srécial. Les oaliers de l'arbre sont de préférence à prévoir dans les cloisons se faisant face de l'étroit There is no need to provide for these parts a special sump. The oaliers of the tree are preferably to be provided in the partitions facing the narrow
carter de distribution. Par ailleurs, avec cette disposi- timing case. Moreover, with this
tion, l'entratnement de l'arbre peut s'effectuer direc- tioning, the shaping of the shaft can be effected
tenent par 'a cbaîne de distribution. hold by distribution channel.
Selon l'invention, l'arbre sur lequel n'est fixée qu'une seule masse d'équilibrage peut être logé dans un chambrage du carter moteur, chambrage fermé vers le haut par la culasse. Cette disposition permet un bon montage sur paliers de cet arbre court en utilisant les cloisons rigides et très proches l'une de l'autre du chambrage. Il n'est nas nécessaire de prévoir un According to the invention, the shaft on which is fixed only one balancing mass can be housed in a recess of the motor housing, chambering closed upwards by the cylinder head. This arrangement allows a good mounting on bearings of this short shaft using the rigid walls and very close to each other of the chambering. It is not necessary to provide a
couvercle narticulier.special lid.
Selon mune autre disposition avantageuse de l'in- According to another advantageous provision of the
vention, les deux arbres à masses d'équilibrages peuvent the two balancing mass shafts can
chacun être montés dans un flasque-palier du vilebrequin. each be mounted in a bearing flange of the crankshaft.
Ce montage sur des cloisons transversales o sont prévus This mounting on transverse partitions o are provided
les paliers du vilebrequin ne nécessite aucune adapta- the bearings of the crankshaft do not require any adapta-
tion particulière du carter moteur et permet également le montage ultérieur de masses d'équilibrage. L'invention prévoit également que les arbres à the crankcase and also allows the subsequent mounting of balance weights. The invention also provides that the trees to
masses d'équilibrage et l'arbre de liaison soient con- balancing masses and the connecting shaft are con-
formés en arbres creux. On obtient ainsi une construc- formed into hollow trees. This gives a construction
tion légère et la possibilité d'un graissage simple des paliers des arbres par l'intérieur de ceux-ci. Il n'est plus nécessaire de recourir à des passages de light weight and the possibility of simple lubrication of the bearings of the trees by the interior of these. It is no longer necessary to resort to passages of
conduits à travers le carter.ducts through the housing.
Dans ce qui suit, l'invention est expliquée en détail à l'aide d'exemples d'exécution illustrés par des figures. Celles-ci représentent: figure 1: une coupe longitudinale des paliers et de l'entra nement des masses d'équilibrage d'un In the following, the invention is explained in detail with the aid of exemplary embodiments illustrated by figures. These represent: FIG. 1: a longitudinal section of the bearings and the drive of the balancing masses of a
moteur à combustion interne conforme à la présente in- internal combustion engine in accordance with this
vention, figure 2: une vue schématique du système de distribution de ce moteur à combustion interne, figure 3: une coupe longitudinale des paliers et de l'entraînement des masses d'équilibrage d'un moteur conforme à un second mode de réalisation de la FIG. 2: a schematic view of the distribution system of this internal combustion engine, FIG. 3: a longitudinal section of the bearings and the drive of the balancing masses of an engine according to a second embodiment of the invention.
présente invention.present invention.
Le système d'équilibrage de masse représenté The mass balancing system represented
sur la figure 1, monté sur un moteur à combustion in- in Figure 1, mounted on an internal combustion engine
terne à cinq cylindres en ligne dont le vilebrequin possède des manetons décalés dans l'ordre (de leurs cylindres) 1 - 3 - 5 - 4 - 2 consiste en des masses d'équilibrage 13, 14 fixées sur de courts arbres coaxiaux 11 et 12-et décalées angulairement l'une par rapport à l'autre de 1800. Les deux arbres coaxiaux 11 et 12 sont, in-line five-cylinder engine whose crankshaft has crank pins staggered in the order (of their cylinders) 1 - 3 - 5 - 4 - 2 consists of balancing masses 13, 14 fixed on short coaxial shafts 11 and 12 and angularly offset from each other by 1800. The two coaxial shafts 11 and 12 are,
par leurs extrémités, montés sur ou dans le carter de vi- by their ends, mounted on or in the housing of
lebrequin 15, respectivement dans les paliers lisses 16 crank 15, respectively in the plain bearings 16
et 17 d'une part, 18 et 19 d'autre part, et rendus soli- and 17 on the one hand, 18 and 19 on the other, and rendered
daires en rotation par un arbre de liaison 20. L'entrafne- in rotation by a connecting shaft 20. The drive
ment des masses d'équilibrage 13 et 14 est assuré par un pignon de distribution 21 solidaire en rotation de l'arbre 11 sur lequel il est monté à côté de la masse balancing weights 13 and 14 are provided by a timing pinion 21 integral in rotation with the shaft 11 on which it is mounted beside the mass
d'équilibrage 13.balancing 13.
La masse d'équilibrage 13 et le pignon de The balancing mass 13 and the pinion of
distribution 21 sont montés dans le carter de distri- distribution 21 are mounted in the distribution housing.
bution 22 du moteur à combustion interne, carter de bution 22 of the internal combustion engine, crankcase
distribution qui, dans la zone de la masse d'équili- distribution which, in the area of the balance mass,
brage 13, est limité par une cloison frontale 23 et par d'autres cloisons appartenant au carter de vilebrequin et à la culasse 24, ainsi que par un couvercle 25, Le palier lisse 17 est disposé dans la cloison frontale 23 et le palier lisse 16 dans le couvercle 25. Après 13, is limited by a front wall 23 and by other partitions belonging to the crankcase and to the yoke 24, as well as by a cover 25, The sliding bearing 17 is disposed in the front wall 23 and the sliding bearing 16 in the lid 25. After
enlèvement du couvercle 25, l'arbre 11 peut être faci- removal of the cover 25, the shaft 11 can be easily
lement démonté, avec la masse d'équilibrage 13 et le dismantled, with balancing mass 13 and the
pignon de distribution 21.sprocket 21.
-La masse d'équilibrage 14 est logée dans un chambrage 26 disposé sur l'autre cloison frontale 27 du carter de vilebrequin 15. Le chambrage 26 est fermé à la partir supérieure par une cloison concave 28 de la culasse 24. Les paliers lisses 18 et 19 sont disposés -The balancing mass 14 is housed in a recess 26 disposed on the other end wall 27 of the crankcase 15. The recess 26 is closed at the top by a concave partition 28 of the yoke 24. The plain bearings 18 and 19 are willing
dans les cloisons 29, 30 du chambrage 26. L'enveloppe sup- in the partitions 29, 30 of the recess 26. The envelope
port 31 du palier lisse 19 est fermé vers l'extérieur par port 31 of the sliding bearing 19 is closed outwards by
un couvercle 32.a lid 32.
Le montage prévu pour les deux masses d'équili- The assembly provided for the two balancing masses
brage 13 et 14 sur et dans le carter de vilebrequin brage 13 and 14 on and in the crankcase
permet de transmettre directement au carter de vile- allows to transmit directly to the crankcase
brequin 15 les efforts agissant sur les paliers lisses brequin 15 the efforts acting on the plain bearings
16 à 19.16 to 19.
L'arbre de liaison 20 est monté avec jeu dans un alésage 33 du carter de vilebrequin 15. Cet arbre est, à ses deux extrémités, doté de cannelures extérieures 34 355 qui viennent en crise avec des cannelures intérieures The connecting shaft 20 is mounted with play in a bore 33 of the crankcase 15. This shaft is, at both ends, provided with external grooves 34 355 which come into crisis with internal grooves.
correspondantes 35 prévues sur les extrémités intérieu- corresponding to the inner ends
res des arbres 11 et 12. Ce système permet une certaine trees 11 and 12. This system allows a certain
mobilité angulaire de l'arbre de liaison 20 permet- angular mobility of the connecting shaft 20 allows
tant de compenser certains écarts d'alignement ré- to compensate for certain misalignments
duits des deux arbres 11 et 12 par rapport à l'axe cen- of the two shafts 11 and 12 with respect to the central axis
tral commun.common tral.
L'huile destinée à la lubrification des pa- The oil intended for the lubrication of
liers lisses 16 à 19 des arbres 11 et 12 est amenée dans la paroi frontale 23 par un canal 36. La portée intérieure du palier lisse 17 est en liaison directe The smooth bearings 16 to 19 of the shafts 11 and 12 are brought into the front wall 23 via a channel 36. The inner bearing surface of the sliding bearing 17 is directly connected.
avec le canal 36 par un perçage 37. Pour l'alimenta- with the channel 36 by a piercing 37. For the food
tion des autres paliers lisses 16, 18 et 19, les ar- of the other plain bearings 16, 18 and 19, the
bres 11 et 12 ainsi que l'arbre de liaison 20 sont conformés en arbres creux avec canaux axiaux 38,39 et 11 and 12 and the connecting shaft 20 are formed into hollow shafts with axial channels 38, 39 and
40. Par une rainure circulaire 41 et un perçage trans- 40. By a circular groove 41 and a transverse piercing
versal 42 dans l'arbre 11, l'huile de lubrification parvient au canal 38 et, de là, est acheminée par le canal 40 de l'arbre de liaison 20 dans le canal 39 de l'arbre 12. Des perçages transversaux 43 pratiqués dans les arbres 11 et 12 permettent d'acheminer l'huile 42 to the shaft 11, the lubricating oil reaches the channel 38 and thence is conveyed by the channel 40 of the connecting shaft 20 in the channel 39 of the shaft 12. Cross holes 43 practiced in the shafts 11 and 12 allow to route the oil
de lubrification aux paliers lisses 16, 18, 19. Les ar- lubrication bearings 16, 18, 19.
bres 11 et 12 sont fermés, à leurs extrémités extérieures, par un couvercle 44. Les joints annulaires 46 logés dans les gorges circulaires 45 de l'arbre de liaison 20 ont pour rôle d'assurer, dans la zone des cannelures 34 et 11 and 12 are closed at their outer ends by a cover 44. The annular seals 46 housed in the circular grooves 45 of the connecting shaft 20 have the role of ensuring, in the region of the grooves 34 and
, l'étanchéité entre l'arbre de liaison 20 et les ar- , the seal between the connecting shaft 20 and the ar-
bres 11 et 12.11 and 12.
Comme le montre la figure 2, le système de dis- As shown in Figure 2, the system of dis-
tribution monté dans le carter de distribution 22 du moteur à combustion interne consiste, pour l'essentiel, tribution mounted in the timing case 22 of the internal combustion engine consists, for the most part,
en un pignon de distribution 48 fixé sur le vilebre- in a timing gear 48 fixed on the crankshaft
quin 47, pignon qui, par la face intérieure 49 d'une 47, pinion which, by the inner face 49 of a
chatne de distribution à double face 50, entraîne les pi- double-sided dispensing cat 50, trains the
gnons de distribution 51 et 52 montés sur l'arbre à cames 53 et l'arbre 54 d'un organe auxiliaire, par exemple une pompe d'injection. La chatne 50 entraîne, de plus, par distribution pins 51 and 52 mounted on the camshaft 53 and the shaft 54 of an auxiliary member, for example an injection pump. The cat 50 leads, moreover, by
son côté extérieur 55, le pignon de distribution 21 mon- its outer side 55, the distribution pinion 21
té sur l'arbre 11; cet arbre est donc entrainé en sens inverse du pignon de distribution 48 du vilebrequin 47. Le sens de rotation des pignons de distribution on the tree 11; this shaft is thus driven in the opposite direction of the timing gear 48 of the crankshaft 47. The direction of rotation of the distribution gears
48, 51, 52 et 21 est indiqué sur la figure par des flè- 48, 51, 52 and 21 is indicated in the figure by arrows
ches. L'égalité des vitesses de rotation de l'arbre 11 et du vilebrequin 47 résulte de celle des diamètres des ches. The equality of the rotational speeds of the shaft 11 and of the crankshaft 47 results from that of the diameters of the
pignons de distribution 21 et 48. Les masses d'équilibra- distribution gears 21 and 48. The balancing masses
ge 13 et 14 montées respectivement sur l'arbre 11 et sur ltarbre 12 entraîné par l'intermédiaire de l'arbre de liaison 20 tournent donc à la même vitesse que le vilebrequin 47 et dans un sens opposé. Le repère 56 13 and 14 respectively mounted on the shaft 11 and shaft 12 driven through the connecting shaft 20 rotate at the same speed as the crankshaft 47 and in an opposite direction. The marker 56
désigne un tendeur agissant sur la chaîne 50. A la pla- designates a tensioner acting on the chain 50.
ce de la disposition montrée sur le croquis, o l'on voit le pignon de distribution 21 de l'arbre 11 monté entre les pignons de distribution 51 et 52, l'invention this of the arrangement shown on the sketch, where we see the timing gear 21 of the shaft 11 mounted between the timing gears 51 and 52, the invention
prévoit également une disposition o ce pignon de dis- also provides for a provision where this sprocket
tribution 21 est monté en un autre point, sur le côté tribution 21 is mounted at another point, on the side
extérieur 55 de la chaîne 50. Les arbres 11 et 12 peu- 55 of the chain 50. The trees 11 and 12 can
vent également être entraînés par courroie dentée au may also be driven by toothed belt at
lieu d'une transmission à chaîne.place of a chain transmission.
Les masses d'équilibrage 57 et 58 de même ba- Balancing masses 57 and 58 likewise
lourd, montrées sur la figure 3, et décalées l'une par rapport à l'autre de 1800 sont également montées sur de heavy weight, shown in Figure 3, and offset from each other by 1800 are also mounted on
courts axes coaxiaux 59, 60 rendus solidaires en rota- short coaxial axes 59, 60 made integral with rotation
tion par un arbre de liaison 61 doté de chaque côté de cannelures. Les deux arbres 59 et 60 sont, par leurs tion by a connecting shaft 61 provided on each side with flutes. The two trees 59 and 60 are, by their
extrémités, respectivement montés dans des paliers lis- ends respectively mounted in plain bearings
ses 62 et 63 d'une part, 64 et 65 d'autre part qui, à la différence de l'exemple précédent, sont prévus dans des couvercles de palier 66 et 67 du palier avant 68 et its 62 and 63 on the one hand, 64 and 65 on the other hand which, unlike the previous example, are provided in bearing covers 66 and 67 of the front bearing 68 and
du palier arrière 69 du vilebrequin 70 du moteur à com- of the rear bearing 69 of the crankshaft 70 of the combustion engine
bustion interne. Des chambrages 71 et 72 prévus dans les couvercles de paliers 66 et 67 permettent la rotation des masses d'équilibrage 57 et 58 qui, lorsqu'elles occupent leur position inférieure, plongent dans le internal bustion. Countersinks 71 and 72 provided in the bearing covers 66 and 67 allow the rotation of the balancing masses 57 and 58 which, when they occupy their lower position, plunge into the
carter d'huile du moteur.oil sump of the engine.
Sur l'arbre 59, est fixé, à c8té de la masse d'équilibrage, un pignon 73 servant de pignon d'entrat- nement. Dans le couvercle de palier 66, tourne dans un palier lisse 74 un arbre à plusieurs sections 75 monté par son secteur médian 76, lequel présente un diamètre plus grand que celui du secteur extérieur 77 et que celui du secteur intérieur 78. Sur le secteur intérieur 78 faisant saillie dans le chambrage 71, est fixé un pignon 79 engrenant avec le pignon 73 de même taille de l'arbre 59. Sur le secteur extérieur 77 de l'arbre , est fixé un pignon de distribution 80 qui, par une On the shaft 59 is fixed, next to the balancing mass, a pinion 73 acting as a drive pinion. The bearing cover 66 rotates in a plain bearing 74 a multi-section shaft 75 mounted by its median sector 76, which has a greater diameter than the outer sector 77 and the inner sector 78. On the inner sector 78 protruding into the recess 71, is fixed a pinion 79 meshing with the pinion 73 of the same size of the shaft 59. On the outer sector 77 of the shaft, is fixed a distribution pinion 80 which, by a
chaîne non représentée, est raccordé à un pignon de dis- chain not shown, is connected to a sprocket
tribution de même taille fixé sur le vilebrequin 70. tribution of the same size attached to the crankshaft 70.
Grâce à ce système, les masses d'équilibrage 57 et 58 Thanks to this system, balancing masses 57 and 58
sont entraXnées à la même vitesse et dans un sens dif- are trained at the same speed and in a different
férent de celui du vilebrequin 70 par l'intermédiaire du pignon de distribution 80 et de la paire de pignons of the crankshaft 70 via the timing pinion 80 and the pair of pinions
79/73 agissant comme système inverseur. 79/73 acting as an inverter system.
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- 1981-07-09 GB GB8121203A patent/GB2079375A/en not_active Withdrawn
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