FR3102813A1 - Bielle de longueur variable avec entrée d’huile latérale - Google Patents

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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines

Abstract

L’invention porte sur une bielle (10) de longueur variable comprenant : • Une tête de bielle (102), présentant un alésage circulaire pour établir une liaison pivot, selon un axe transverse avec un maneton d’un vilebrequin, et comprenant des coussinets (103) intercalés entre ladite tête et le maneton, • Un circuit hydraulique (104) de commande de la longueur de la bielle (10), La bielle (10) comprend au moins une gouttière (105) disposée au niveau d’au moins un flanc (1021) de la tête de bielle (102) et dont la concavité est orientée vers l’intérieur de l’alésage circulaire de manière à récupérer l’huile de lubrification des coussinets (103) s’évacuant latéralement, ladite gouttière (105) étant en communication fluidique avec le circuit hydraulique (104). Figure à publier avec l’abrégé : F igure 2a

Description

Bielle de longueur variable avec entrée d’huile latérale
La présente invention concerne une bielle dont la longueur variable est pilotée, pour un moteur à rapport volumétrique variable, ladite bielle mettant en œuvre un dispositif d’alimentation en huile comportant une entrée latérale.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Parmi les solutions permettant de rendre variable le rapport volumétrique d’un moteur, on connaît celles mettant en œuvre une bielle dont l’entraxe (c’est-à-dire la longueur de la bielle) peut être piloté. Par exemple, lorsque la bielle présente une première longueur, le moteur est configuré pour présenter un premier rapport volumétrique, et lorsque la bielle présente une deuxième longueur, le moteur est configuré pour présenter un deuxième rapport volumétrique.
La bielle peut être de type télescopique (par exemple voir le document US2016237889) ou de type à excentrique (par exemple voir les documents US2016258353 ou US2017342896). D’une manière générale, la bielle est munie d’un système, souvent de nature hydromécanique, permettant l’ajustement de sa longueur. Le pilotage de la bielle consiste à commander le système hydromécanique d'ajustement de sa longueur à une longueur cible, de manière à conférer au moteur un rapport volumétrique de consigne.
Quel que soit le type de la bielle, l’entrée d’huile pour l’alimentation du système hydromécanique s’effectue en général par un ou plusieurs perçages traversant le(s) coussinet(s) de la tête de bielle. Pour établir une communication fluidique efficace, des gorges disposées soit à l’intérieur, soit à l’extérieur desdits coussinets doivent être réalisées. Rappelons que cette pratique est habituellement mise en œuvre sur les moteurs thermiques au niveau des paliers du bloc-moteur reliés aux tourillons du vilebrequin, pour amener l’huile jusqu’aux coussinets de la bielle, au niveau des manetons.
La mise en œuvre de perçages et gorges dans les coussinets la tête de bielle apparait plus risquée car les efforts transmis dans cette zone sont beaucoup plus importants ; et ce d’autant plus que d’autres composants, coopérant avec le système hydromécanique, sont souvent intégrés à la tête de bielle et affaiblissent donc également cette zone.
OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients précités. Elle concerne en particulier une bielle à longueur variable pilotée comportant un dispositif d’entrée d’huile latéral, ne nécessitant pas l’usinage des coussinets.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
L’invention concerne une bielle de longueur variable comprenant :
• Une tête de bielle, présentant un alésage circulaire pour établir une liaison pivot, selon un axe transverse avec un maneton d’un vilebrequin, et comprenant des coussinets intercalés entre ladite tête et le maneton,
• Un circuit hydraulique de commande de la longueur de la bielle,
La bielle est remarquable en ce qu’elle comprend au moins une gouttière disposée au niveau d’au moins un flanc de la tête de bielle et dont la concavité est orientée vers l’intérieur de l’alésage circulaire de manière à récupérer l’huile de lubrification des coussinets, amenée au niveau du maneton et s’évacuant latéralement, ladite gouttière étant en communication fluidique avec le circuit hydraulique.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
  • la gouttière est placée du côté de la tête de bielle qui est relié à un corps de la bielle ;
  • la gouttière est aménagée dans l’alésage circulaire, entre une extrémité des coussinets et une face latérale du flanc de la tête de bielle ;
  • deux gouttières sont aménagées dans l’alésage circulaire, l’une entre une extrémité des coussinets et une face latérale d’un flanc de la tête de bielle et l’autre entre l’autre extrémité des coussinets et une face latérale de l’autre flanc de la tête de bielle ;
  • au moins un flanc de la tête de bielle comporte une encoche dans une zone opposée à la gouttière par rapport à l’axe transverse, pour évacuer un surplus d’huile ;
  • la bielle comprend un système de pilotage pour commander le circuit hydraulique, ledit système de pilotage comportant au moins un tiroir hydraulique linéaire agencé dans un logement de la tête de bielle parallèle à l’axe transverse et susceptible d’établir une communication fluidique avec le circuit hydraulique, et comportant un patin solidaire d’une extrémité du tiroir et disposé sur le flanc de la tête de bielle ; la gouttière étant aménagée dans ledit patin.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :
Les figures 1a et 1b présentent deux types de bielles conformes à l’invention ;
 
Les figures 2a et 2b présentent une bielle selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
La figure 2c présente une bielle selon le premier mode de réalisation de l’invention, montée sur le maneton d’un vilebrequin ;
Les figures 3a, 3b, 3c présentent une bielle selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, et des détails de ladite bielle ;
La figure 3d présente une bielle selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, montée sur le maneton d’un vilebrequin.
La présente invention concerne une bielle 10 de longueur variable pour un moteur à rapport volumétrique piloté.
Notons que les mêmes références sur les figures pourront être utilisées pour des éléments de même type.
La bielle 10 comprend un corps 101 s’étendant selon un axe longitudinal z. Comme illustré sur les figures 1a et 1b, la bielle 10 selon l’invention peut être de type télescopique (figure 1a) ou à excentrique (figure 1b) : un mécanisme à vérin central ou un mécanisme à excentrique est alors respectivement aménagé dans le corps 101 de la bielle 10. Ces mécanismes font partie d’un circuit hydraulique de commande 104, compris dans la bielle 10. La modification de l’alimentation en huile de ce circuit hydraulique 104 permet d’ajuster la longueur de bielle. La bielle 10 peut fonctionner à taux continu, à bi-taux ou à tri-taux, selon les configurations de pilotage du circuit hydraulique 104.
Notons que l’huile utilisée dans ce circuit hydraulique 104 est celle du moteur.
La bielle 10 comprend une tête de bielle 102, destinée à établir une liaison pivot, selon un axe transverse y perpendiculaire à l’axe longitudinal z, avec un maneton 2 du vilebrequin 200 du moteur à rapport volumétrique piloté. Pour cela, la tête de bielle 102 présente un alésage circulaire pour coopérer avec le maneton 2. La tête de bielle 102 comprend des coussinets 103 disposés à l’intérieur de l’alésage circulaire, pour être intercalés entre la tête de bielle 102 et le maneton 2. Ils sont prévus, comme dans un moteur classique, pour limiter les frottements entre la tête de bielle 102 et le maneton 2.
La bielle 10 selon l’invention comprend en outre au moins une gouttière 105 disposée au niveau d’au moins un flanc 1021 de la tête de bielle 102 (figures 2a,2b,3a,3b). La concavité de la gouttière 105 est orientée vers l’intérieur de l’alésage circulaire de la tête de bielle 102, c’est-à-dire vers l’axe central dudit alésage. Autrement dit, dans la configuration montée de la bielle 10 sur le vilebrequin 200, la concavité de la gouttière 105 est orientée vers le maneton 2. Cette concavité permet à la gouttière 105 de récupérer l’huile de lubrification des coussinets 103 s’évacuant latéralement.
La gouttière 105 est en communication fluidique avec le circuit hydraulique 104, via un orifice 105a.
Avantageusement, la gouttière 105 est placée du côté de la tête de bielle 102 relié au corps 101 de la bielle 10, au plus près du circuit hydraulique 104.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, illustré sur les figures 2a et 2b, la gouttière 105 est aménagée dans l’alésage circulaire de la tête de bielle 102, entre l’extrémité des coussinets 103 et la face latérale du flanc 1021 de la tête de bielle 102. La surface interne cylindrique de l’alésage circulaire est usinée de manière à former une cavité s’étendant selon un arc de cercle le long de ladite surface cylindrique et formant la gouttière 105. A titre d’exemple la gouttière 105 s’étend sur un arc de cercle d’environ 10% à 50% du périmètre de l’alésage, voire jusqu’à 100% du périmètre de l’alésage.
Grâce à ce profil de gouttière 105 et au mouvement effectué par la tête de bielle 102 lorsqu’elle est montée sur le vilebrequin 200, l’huile de lubrification des coussinets 103, introduite via le maneton 2 et évacuée latéralement vers les flancs 1021,1022 de la tête de bielle 102, peut être efficacement récupérée. L’alimentation en huile s’effectue alors naturellement de la gouttière 105 jusqu’au circuit hydraulique 104 de commande de la longueur de bielle 10, via l’orifice 105a relié à au moins un conduit 104a,104b (figure 2c).
Dans une variante de ce premier mode de réalisation, deux gouttières 105 sont aménagées dans l’alésage circulaire, l’une entre l’extrémité des coussinets 103 et une face latérale d’un (premier) flanc 1021 de la tête de bielle 102 et l’autre entre l’extrémité des coussinets 103 et une face latérale de l’autre (deuxième) flanc 1022 de la tête de bielle 102 (figure 2c).
Avantageusement, le très faible jeu latéral entre les faces des flancs 1021,1022 de la tête de bielle 102 et les joues 200a,200b du vilebrequin 200 permet de limiter la fuite d’huile latérale et privilégie ainsi la récupération par la gouttière 105.
Pour parvenir à évacuer un potentiel surplus d’huile, au moins un flanc 1021,1022 de la tête de bielle 102 comporte préférentiellement une encoche 106, dans une zone opposée à la gouttière 105 par rapport à l’axe transverse y (figures 2a, 2b).
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la bielle 10 comprend un système de pilotage intégré à la tête de bielle 102, destiné à piloter le circuit hydraulique 104. Dans ce deuxième mode de réalisation, c’est le système de pilotage qui comprend la gouttière 105.
Le système de pilotage comprend au moins un tiroir hydraulique linéaire 111, agencé dans un logement 112 de la tête 102 de la bielle 10 (figures 3a,3b,3c). Le système de pilotage est en liaison fluidique avec le circuit hydraulique 104 par l’intermédiaire d’au moins un conduit aménagé 104a dans la tête de bielle 102 et communiquant avec le logement 112. De manière avantageuse, le logement 112 présente une section centrale dans laquelle est logé le tiroir 111, une section antérieure 112a en communication avec l’alimentation d’huile et une section postérieure 112b, opposée à la section antérieure 112a, qui peut optionnellement communiquer avec une évacuation d’huile 12.
Dans l’exemple illustré sur la figure 3c, le tiroir 111 comprend un filtre 1111 à travers lequel l’huile arrivant de l’alimentation va passer et au moins un premier clapet 1112 autorisant la circulation de l’huile depuis le filtre 1111 vers l’intérieur du tiroir 111. Il comprend également au moins un orifice 1113 pour établir une communication fluidique entre l’intérieur du tiroir 111 et au moins un conduit 104a du circuit hydraulique 104.
Le tiroir 111 est dit linéaire car il est apte à se déplacer selon l’axe transverse y, dans le logement 112. Ainsi, il est susceptible d’occuper une première position de repos et au moins une deuxième position. Une position du tiroir 111 va permettre d’établir une communication fluidique, à travers le tiroir 111, soit entre le circuit hydraulique 104 et l’alimentation d’huile, soit entre le circuit hydraulique 104 et l’évacuation d’huile 12, ou de bloquer la communication fluidique avec le circuit hydraulique 104, isolant ce dernier en circuit fermé. Ces différentes configurations permettent de modifier l’alimentation et la circulation d’huile dans le circuit hydraulique 104, générant ainsi des changements de longueur de bielle 10.
Le système de pilotage comprend également un premier patin 113 disposé sur un flanc de la tête de bielle 102 et solidaire d’une extrémité du tiroir 111. Le premier patin 113 est apte à subir au moins une force d’appui exercée par un organe de pilotage 50 extérieur à la bielle, par exemple porté par le vilebrequin. Cette force d’appui, transmise au tiroir 111 par le premier patin 113 va provoquer le déplacement linéaire dudit tiroir 111 pour lui faire occuper sa (au moins une) deuxième position. En l’absence de force d’appui, le premier patin 113 et le tiroir 111 reviennent dans la première position de repos grâce à un moyen de rappel.
La gouttière 105 est aménagée dans ledit premier patin 113. Comme illustré sur les figures 3b et 3c, le patin 113 est usiné de manière à former une cavité (la gouttière 105) dont la concavité est orientée vers l’intérieur de l’alésage circulaire de la tête de bielle 102, soit vers le maneton 2 dans la configuration montée de la bielle 10 sur le vilebrequin 200.
Grâce à ce profil de gouttière 105 et au mouvement effectué par la tête de bielle 102 lorsqu’elle est montée dans le moteur, l’huile de lubrification des coussinets 103, introduite via le maneton 2 et évacuée latéralement vers les flancs 1021,1022 de la tête de bielle 102, peut être efficacement récupérée par la gouttière 105 aménagée dans le premier patin 113. L’alimentation en huile s’effectue alors naturellement jusqu’à la section antérieure 112a du logement 112, via l’orifice 105a. De là, l’huile est transmise ou pas, vers le circuit hydraulique 104, via le tiroir 111, selon la position de ce dernier.
Avantageusement, l’organe de pilotage extérieur 50 présente une surface annulaire, coaxiale au maneton 2, positionnée en vis-à-vis du flanc de la tête de bielle 102. L’organe de pilotage extérieur 50 est configuré pour se déplacer selon l’axe transverse y et peut ainsi rentrer en contact avec le premier patin 113 et exercer une force d’appui sur celui-ci.
Avantageusement, le système de pilotage comprend aussi un deuxième patin 115 disposé sur le flanc de la tête de bielle 102 (figure 3a). Le deuxième patin 115 est configuré pour équilibrer la force d’appui exercée par un organe de pilotage extérieur 50 annulaire, dans le plan normal à l’axe transverse y et éviter l’apparition de couple parasite entre le premier patin 113 et l’organe de pilotage 50.
Comme le premier patin 113, le deuxième patin 115 établit un liaison glissière selon l’axe transverse y avec la tête 102 de bielle : son amplitude de déplacement est équivalente à celle du premier patin 113.
La bielle 10 de longueur variable selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de l’invention comporte une gouttière 105 au niveau d’au moins un flanc 1021,1022 de la tête de bielle 102 et dont la concavité est orientée vers le maneton 2 de manière à récupérer l’huile de lubrification des coussinets 103 s’évacuant latéralement. Une telle configuration évite le perçage et l’usinage des coussinets 103 et limite également les communications (perçages) dans la tête de bielle 102, susceptibles de l’affaiblir compte tenu des efforts extérieurs subis par la bielle 10 dans le moteur. L’invention procure ainsi une bielle 10 plus robuste et simple de fabrication.
La (au moins une) gouttière 105 peut être implémentée sur tout type de bielle 10 quel que soit le circuit hydraulique 104 et/ou le système de pilotage envisagé.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

Claims (6)

  1. Bielle (10) de longueur variable comprenant :
    - Une tête de bielle (102), présentant un alésage circulaire pour établir une liaison pivot, selon un axe transverse (y) avec un maneton (2) d’un vilebrequin (200), et comprenant des coussinets (103) intercalés entre ladite tête (102) et le maneton (2),
    - Un circuit hydraulique (104) de commande de la longueur de la bielle (10),
    La bielle (10) étant caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une gouttière (105) disposée au niveau d’au moins un flanc (1021) de la tête de bielle (102) et dont la concavité est orientée vers l’intérieur de l’alésage circulaire de manière à récupérer l’huile de lubrification des coussinets (103), amenée au niveau du maneton (2) et s’évacuant latéralement, ladite gouttière (105) étant en communication fluidique avec le circuit hydraulique (104). 
  2. Bielle (10) de longueur variable selon la revendication précédente, dans laquelle la gouttière (105) est placée du côté de la tête de bielle (102) relié à un corps (101) de la bielle (10).
  3. Bielle (10) de longueur variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la gouttière (105) est aménagée dans l’alésage circulaire, entre une extrémité des coussinets (103) et une face latérale du flanc de la tête de bielle (102).
  4. Bielle (10) de longueur variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle deux gouttières (105) sont aménagées dans l’alésage circulaire, l’une entre une extrémité des coussinets (103) et une face latérale d’un flanc de la tête de bielle (102) et l’autre entre l’autre extrémité des coussinets (103) et une face latérale de l’autre flanc de la tête de bielle (102).
  5. Bielle (10) de longueur variable selon l’une des deux revendications précédentes, dans laquelle au moins un flanc de la tête de bielle (102) comporte une encoche (106) dans une zone opposée à la gouttière (105) par rapport à l’axe transverse (y), pour évacuer un surplus d’huile.
  6. Bielle (10) de longueur variable selon l’une des revendications 1 et 2,
    - comprenant un système de pilotage pour commander le circuit hydraulique (104), ledit système de pilotage comportant au moins un tiroir hydraulique (111) linéaire agencé dans un logement (112) de la tête de bielle (102) parallèle à l’axe transverse (y) et susceptible d’établir une communication fluidique avec le circuit hydraulique (104), et comportant un patin (113) solidaire d’une extrémité du tiroir (111) et disposé sur le flanc de la tête de bielle (102),
    - et dans laquelle la gouttière (105) est aménagée dans ledit patin (113).
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