WO1995001515A1 - Vilebrequin modulaire pour machines alternatives - Google Patents

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WO1995001515A1
WO1995001515A1 PCT/FR1994/000797 FR9400797W WO9501515A1 WO 1995001515 A1 WO1995001515 A1 WO 1995001515A1 FR 9400797 W FR9400797 W FR 9400797W WO 9501515 A1 WO9501515 A1 WO 9501515A1
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WO
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crank
crankshaft
shaft
crank arm
rotation
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Application number
PCT/FR1994/000797
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English (en)
Inventor
Henry Lapeyre
Michel Desclaux
Lucienne Livieri
Original Assignee
Henry Lapeyre
Michel Desclaux
Lucienne Livieri
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Publication date
Application filed by Henry Lapeyre, Michel Desclaux, Lucienne Livieri filed Critical Henry Lapeyre
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06—Crankshafts
    • F16C3/10—Crankshafts assembled of several parts, e.g. by welding by crimping
    • F16C3/12—Crankshafts assembled of several parts, e.g. by welding by crimping releasably connected

Definitions

  • the present invention relates to the field of mechanics, in particular that of alternative machines, and more particularly relates to mechanical parts for transforming the reciprocating movement of pistons in rotational movement, called crankshafts or crank shafts.
  • crankshafts or crank shafts.
  • energy is transmitted by each piston which is connected to a crankshaft via a connecting rod, the latter being coupled to the piston by a piston pin and coupled to the crankshaft by a crankpin integral with said crankshaft.
  • the crank pins carry crank arms, themselves carrying shafts or journals allowing the rotation of the crankshaft around an axis in a crankcase, generally by means of ball or needle bearings or bearings.
  • crankpins can also be coupled to the connecting rods by means of roule ⁇ ments.
  • the crankshaft notably drives a distribution controlling the opening and closing of the valves.
  • the kinematic chain may be identical to that previously described, but the motor movement is transmitted to the machine in particular by means of an electric motor coupled to the vile ⁇ brequin. This is particularly the case with compressors.
  • crankshafts take account of the considerable mechanical constraints, in particular of fatigue, to which the latter are subjected.
  • the latter must bear on the one hand the stresses due to the explosion of the combustion mixture, and on the other hand the stresses due to the accelerations and decelerations of the transmission shafts
  • the crankshafts are in most cases obtained in manufacturing by forging or by stamping, processes which ensure continuity in the structure of the metal, providing high resistance to the stresses, in particular of fatigue, of the crankshafts.
  • crankshafts assembled with the press are less expensive, in particular for small series, but require the use of a powerful press for assembly, and therefore, cannot be removed without the said press.
  • crankshafts do not have a modular aspect, that is to say that they are designed and manufactured for an alternative type of machine comprising a determined number of cylinders and therefore cannot be adapted to the same type of alternative machine with a different number of cylinders.
  • crankshaft for alternating machines, comprising at least a first crank pin carrying at least a first crank arm and a second crank arm comprising at least a first shaft, a second crank pin carrying at least a third crank arm and a fourth crank arm comprising at least a second shaft, a third shaft, centering means for alignment of said first, second, and third shafts, said alignment defining an axis of rotation of the crankshaft, means releasable for a removable rigid link at least of said first and second crank pins, means for adjustable relative positioning of at least said first and second crank pins, characterized in that said means for an adjustable relative positioning of said first and second crank pins comprise a plurality at least holes in each of said first and third crank arms, said holes being equidistant angularly from said axis of rotation and parallel to the latter.
  • crankshaft comprising two crankpins
  • a module of the crankshaft according to the invention can be defined by a crank pin carrying two crank arms.
  • the crank arms at the two ends of the crankshaft each comprise a shaft for the rotation of said crankshaft in a casing of an alternating machine, the two shafts being aligned.
  • the third shaft which is aligned along the two preceding shafts, and placed between the first and the second modules, in particular provides additional centering in rotation of the crankshaft in the casing.
  • crankshaft takes a first and a second module which can be dismantled and rigidly connected by means that are liberable, which advantageously makes it possible to be able to separate one module from the other without a specific machine tool such as in particular a press.
  • the plurality of holes advantageously makes it possible both to contribute to a rigid connection of the crank pins via the crank arms, to participate in the rigidity of the crankshaft and in an adjustable angular positioning of a crank pin relative to the 'other.
  • the crankshaft according to the invention comprises at least, a third crank pin carrying at least a fifth crank arm and a sixth crank arm, a fourth shaft, centering means for alignment of said first, second, third , and fourth shafts, said alignment defining an axis of rotation of the crankshaft, releasable means for a removable rigid connection at least des ⁇ said first, second, and third crankpins, means for relative positioning re ⁇ adjustable at least of said first, second, and third crankpins.
  • the crankshaft according to the invention thus comprises at least a third module and a fourth shaft which are advantageously placed between the third shaft and the second module.
  • This third module includes a third crankpin carrying a fifth and a sixth crank arm.
  • the third and fourth shafts interposed respectively between on the one hand the first and third modules and on the other hand between the third and second modules allow in particular according to their lengths to adapt the crankshaft to the alternative machine on which it is mounted, so that each crankpin is positioned opposite each respective cylinder.
  • each shaft makes it possible in particular to achieve the necessary sealing between two consecutive parts of the casing each corresponding to a respective cylinder, for example through bearings.
  • crankshaft according to the invention comprising three crankpins is intended for use in an alternative mac to three cylinders. More generally, it is possible to interpose other modules and other shafts as required, a crankshaft can have a number of modules equal to the number of cylinders of an alternative machine on which it is mounted.
  • Figure 1 shows a front view in partial section of a modular crankshaft for internal combustion engine with two times and two aligned cylinders.
  • Figure 2 shows the section taken along line II-II of Figure 1.
  • Figure 3 shows a front view of a modular crankshaft for internal combustion engine with two times and three aligned cylinders.
  • Figure 4 shows an end view of the crankshaft in Figure 3.
  • crankshafts shown in Figures 1 to 4 do not show an interface, on the one hand with the crankcase and on the other hand with the connecting rods.
  • machining on the shafts or any other adjunction of parts, in particular timing or rolling can be carried out in a suitable manner with a specific engine, by any known means. It is the same for the interface vi ⁇ lebrequin-connecting rods as regards the crankpins.
  • the vi ⁇ ..Drequin comprises in the left part of the Figure, a first crank pin ml carrying a first crank arm bl and a second crank arm b2 comprising a first shaft al, said shaft ensuring a first centering in rotation of the vile ⁇ brequin in a crankcase (not shown), in particular by means of a roller waterproof (not shown).
  • the crankshaft comprises a second crankpin m2 carrying a third crank arm b3 and a fourth crank arm b4 comprising a second shaft a2, the latter being aligned with the first shaft al, as ⁇ thus a second centering in the motor housing (not shown), in particular by means of a sealed bearing (not shown).
  • the first and second crankpins are each advantageously in the form of a first and a second cylindrical tube ml, m2. At each end of the first cylindrical tube ml is force-fitted a first crank arm b1 and a second crank arm b2. At each end of the second cylindrical tube m2 is force fitted a third crank arm b3 and a fourth crank arm b4.
  • the first, second, third and fourth crank arms bl, b2, b3, b4 advantageously have a shape of a cylindrical plate whose center is coaxial with the first and second shafts a1, a2, as shown in Figures 1 and 2. This characteristic allows good self-balancing of the crank arms in rotation, and authorizes an inexpensive manufacture of these in particular on a lathe commonly used in the mechanical industry.
  • the crankshaft according to FIG. 1 advantageously comprises, between the first crank arm bl and the third crank arm b3, a third shaft a3, aligned with the first and second shafts a1, a2, ensuring in particular centering and a complementary tightness keep quiet in the casing, in particular by means of one or two sealed bearings (not shown).
  • the third shaft a3 has a length determined as a function of a center distance of the engine cylinders in which the crankshaft is inserted, said center distance being able to be significant especially in the case of an air-cooled engine with in-line cylinders, due to the size of the cooling fins.
  • a first module which comprises the first crank pin ml and the first and second crank arms bl, b2, and a second module which comprises the second crank pin m2 and the third and fourth crank arms b3, b4.
  • the third tree a3 is advantageously independent of the first and second modules, and can be made of a different material.
  • a light alloy such as an AU4G alloy to lighten the crankshaft, the first and second modules being advantageously made of steel.
  • the third shaft a3 comprises a first and a second flat end surface 8, 9 parallel to each other and perpendicular to an axis of rotation 10 of the crankshaft defined in particular by the first and second shafts a1, a2.
  • the third shaft a3 advantageously comprises a bore 6 coaxial with the axis of rotation 10 of the crankshaft, serving for centering the first and second modules, and advantageously comprises six holes 11 equidistant from each other angularly, perpendicular to the end surfaces 8, 9, and positioned annu ⁇ larly thereon, as shown in Figures 1 and 2. Said holes 11 allow note - ment the angular positioning of a module relative to the other, as will be explained below.
  • the first and third crank arms bl, b3 respectively of the first and second modules each advantageously have a flat end surface respectively 12, 13, perpendicular to the axis of rotation 10 of the crankshaft, comprising a cylindrical shoulder 5 coaxial with said axis of rotation 10 of the crankshaft, which ensures centra ⁇ ge of the first and second module on the third shaft a3, by fitting into the bore 6 of the latter, so as to align the first module, the second module, and the third shaft a3 along the axis of rotation 10 of the crankshaft.
  • the first and third crank arms b1, b3 each comprise six angularly equidistant holes 7, perpendicular to said end surfaces 12, 13, and positioned annularly thereon.
  • One of the six holes 7 of each of the first and third arms of the level bl, b3 is reserved for the fitting of the crank pins ml, m2 respectively, advantageously coaxially.
  • the set of holes 7 of each of the first and third crank arms bl, b3 ensures, in cooperation with the holes 11 of the third shaft a3, the rigid connection and the angular positioning of the first module, of the second module, and of the third shaft a3, by means of studs 1 and nuts 2, as shown partially in Figure 1.
  • the angular position of the third shaft a3 relative to the first and second modules is only accessory, only the angular position of the first module relative to the second module being important, because it conditions the relative position of the first crank pin ml and the second crank pin m2.
  • the assembly thus produced gives the crankshaft the necessary rigidity, in particular by supporting each of end 12, 13 planes of the first and second modules respectively on the su ⁇ ⁇ these ends 8, 9 of the third shaft a3.
  • the first and third crank arms bl, b3 are advantageously inerchangeable, which reduces the cost of manufacturing these elements and consequently, the cost price of the crankshaft.
  • the first and second crank arms ml, m2 respectively of the first and second modules are advantageously diametrically opposite with respect to the axis of rotation 10 of the crankshaft, as shown in Figure 2, so as in particular to obtain an engine time every half-turn of the crankshaft.
  • the first and second modules include, as necessary, on the crank arms, balancing masses 14 sensibleme 'iamétralement opposite the crank pins relative to the axis of rotation 10, as the mount: Figure 1 for example.
  • the balancing masses 14 can advantageously be produced from attached weld beads, then grinding wheels to obtain fine dynamic balancing of the crankshaft. Any other means for balancing the crankshaft can be used, such as in particular the addition of sheet metal elements fixed by means of studs 1 and nuts 2.
  • crankshaft shown in Figure 3 is formed from the crankshaft shown in Figure 2, as follows: a third module comprising a third crankpin m3 carrying a fifth and sixth crank arms b5, b6, and a fourth shaft a4 have been advantageously interposed between the third shaft a3 and the third crank arm b3 of the second crankshaft module of Figure 1, as shown in Figure 3. In this way, a crankshaft is obtained for an internal combustion engine with two time and three cylinders.
  • the fifth and sixth crank arms b5, b6 of the third module are advantageously identical to the first and third crank arms bl, b3 of the first and second modules respectively. Note that the first, third, fifth, and sixth arms of ma ⁇ level bl, b3, b5, b6 being interchangeable, mass production of such a crankshaft is all the less expensive.
  • the fourth shaft a4 and the third shaft a3 shown in FIG. 3 are advantageously interchangeable, which brings simplification of manufacture and a reduction in the cost price of the crankshaft according to the invention.
  • the crankshaft according to FIG. 3 is centered in rotation in a three-cylinder engine casing advantageously by means of the first, second, third and fourth shafts a1, a2, a3, a4, which are aligned along the axis of rotation 10 of the crankshaft, in particular by means of sealed bearings (not shown).
  • the rigid connection, the centering, and the angular positioning between the first and the third modules with the third shaft a3 are advantageously produced in the same manner as that described for the rigid connection, the centering, and the angular positioning of the first and of the second module with the third shaft a3 of the crankshaft of FIG.
  • the first, second, and third crankpins ml, m2, m3 define an angle ⁇ , from the axis of rotation 10 of the crankshaft, advantageously equal to 120 ° between two crankpins, as shown in Figure 4.
  • the dynamic balancing of the crankshaft is carried out as required in the same way as the balancing of the crankshaft according to Figure 1, that is to say advantageously by means of weld beads placed on the crank arms and substantially diametrically opposite to the crank pins relative to the axis of rotation 10 of the crankshaft.
  • a 120 ° arrangement of the ml, m2, m3 crankpins avoids the use of tuned expansion pots, generally necessary in a two-stroke internal combustion engine in order to increase the filling efficiency with fresh gas from the combustion chambers, by a back pressure provided by said expansion pot.
  • said back pressure for a cylinder is given by the opening of the exhaust of the cylinder which follows it in the order of ignition.
  • the vile ⁇ brequin according to the invention can be produced from manufacturing means which are very widely used in the mechanical industry, such as lathes, drills, boring machines. Its manufacture does not require an expensive tool such as a mold or a forging or stamping die, which authorizes its diffusion ''. n in small series while retaining an acceptable cost price.
  • the crankshaft according to; 'Ention is more particularly intended for internal combustion engines, two-stroke two or three cylinders including the type utili ⁇ ESS in ultra light motorized aircraft (ULM), motor gliders, the take-off assistance motor gliders.

Landscapes

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Abstract

Vilebrequin modulaire pour machines alternatives comprenant un premier maneton (m1) portant au moins un premier bras de manivelle (b1) et un deuxième bras de manivelle (b2) comprenant au moins un premier arbre (a1), un deuxième maneton (m2) portant au moins un troisième bras de manivelle (b3) et un quatrième bras de manivelle (b4) comprenant au moins un deuxième arbre (a2), un troisième maneton (m3) portant au moins un cinquième bras de manivelle (b5) et un sixième bras de manivelle (b6), un troisième arbre (a3), un quatrième arbre (a4), des moyens de centrage pour un alignement desdits premier, deuxième, troisième et quatrième arbres, ledit alignement définissant un axe (10) de rotation du vilebrequin, des moyens (1) pour un positionnement relatif réglable au moins desdits premier, deuxième, et troisième manetons, des moyens (1, 2) libérables pour une liaison rigide démontable au moins desdits premier, deuxième, et troisième manetons.

Description

VILEBREQUIN MODULAIRE POUR MACHINES ALTERNATIVES
La présente invention intéresse le domaine de la mécanique, notamment celui des ma¬ chines alternatives, et concerne plus particulièrement les pièces mécaniques de transformation du mouvement alternatif de pistons en mouvement de rotation, appelées vilebrequins ou arbres à manivelles. A titre de rappel on peut préciser succinctement la chaîne cinématique principale dans laquelle s'insère un vilebrequin. Dans une machine alternative fonctionnant comme moteur, l'énergie est transmise par chaque piston qui est relié à un vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle, celle-ci étant couplée au piston par un axe de piston et couplée au vilebrequin par un maneton solidaire dudit vilebrequin. Les manetons portent des bras de manivelle, eux-mêmes portant des arbres ou tourillons permettant la rotation du vilebrequin autour d'un axe dans un carter de moteur, généra ement par l'intermédiaire de roulements à billes ou à aiguilles ou de paliers. Les manetons peuvent être couplés aux bielles également par l'intermédiaire de roule¬ ments. Le vilebrequin entraîne notamment une distribution commandant l'ouverture et la fer¬ meture de soupapes. Dans une machine alternative fonctionnant comme récepteur, la chaîne ci- nématique peut être identique à celle précédemment décrite, mais le mouvement moteur est transmis à la machine notamment par l'intermédiaire d'un moteur électrique couplé au vile¬ brequin. C'est en particulier le cas de compresseurs.
La conception et la fabrication des vilebrequins d<" enir compte des contraintes méca¬ niques considérables, notamment de fatigue, auxquelles ces derniers sont soumis. En effet, par exemple dans le cas des vilebrequins de moteurs, ces derniers doivent supporter d'une part les contraintes dues à l'explosion du mélange de combustion, et d'autre part les contraintes dues aux accélérations et décélérations des arbres de transmission. Pour résister à ces sollicita¬ tions, les vilebrequins sont dans la plupart des cas obtenus en fabrication par forgeage ou par estampage, procédés qui permettent d'assurer une continuité dans la structure du métal procu- rant la forte résistance aux contraintes, notamment de fatigue, des vilebrequins.
L'Art Antérieur nous enseigne aussi un vilebrequin, dont les manetons et les bras de ma¬ nivelle sont fabriqués séparémpM* puis assemblés sur une presse. Ce dernier type de vile¬ brequin concernant notamment c^s moteurs à combustion interne de faible cylindrée et com¬ portant un nombre de cylindres réduit. Les vilebrequins forgés ou estampés se caractérisent notamment par des coûts de fabrica¬ tion élevés, engendrés par un coût de l'outillage nécessaire à leur fabrication qui n'est amortis¬ sable que sur des séries de fabrication très importantes. Ce qui présente l'inconvénient de rendre prohibitif le coût d'un tel vilebrequin pour des machines alternatives fabriquées en pe¬ tites séries, voire de rendre dans ce cas cette méthode de fabrication impossible. Les vilebrequins assemblés à la presse sont d'un coût moins important en particulier pour les petites séries, mais nécessitent l'utilisation d'une presse puissante pour l'assemblage, et par conséquent, sont indémontables sans ladite presse.
Ces différents types de vilebrequins ne possèdent pas d'aspect modulaire, c'est à dire qu'ils sont conçus et fabriqués pour un type de machine alternative comportant un nombre de cylindres déterminé et ne peuvent donc pas s'adapter sur un même type de machine alternative comportant un nombre de cylindres différent.
La présente invention permet de remédier à ces différents inconvénients et d'apporter d'autres avantages. Plus précisément, elle consiste en un vilebrequin pour machines alterna¬ tives, comprenant au moins, un premier maneton portant au moins un premier bras de mani¬ velle et un deuxième bras de manivelle comprenant au moins un premier arbre, un deuxième maneton portant au moins un troisième bras de manivelle et un quatrième bras de manivelle comprenant au moins un deuxième arbre, un troisième arbre, des moyens de centrage pour un alignement desdits premier, deuxième, et troisième arbres, ledit alignement définissant un axe de rotation du vilebrequin, des moyens libérables pour une liaison rigide démontable au moins desdits premier et deuxième manetons, des moyens pour un positionnement relatif réglable au moins desdits premier et deuxième manetons, caractérisé en ce que lesdits moyens pour un po¬ sitionnement relatif réglable desdits premier et deuxième manetons comprennent une pluralité de trous au moins dans chacun desdits premier et troisième bras de manivelle, lesdits trous étant équidistants de façon angulaire à partir dudit axe de rotation et parallèles à ce dernier.
Un tel vilebrequin, comprenant deux manetons est prévu pour une machine alternative à deux cylindres. On peut définir un module du vilebrequin selon l'invention par un maneton portant deux bras de manivelle. Les bras de manivelle aux deux extrémités du vilebrequin comprennent chacun un arbre pour la rotation dudit vilebrequin dans un carter de machine al¬ ternative, les deux arbres étant alignés. Le troisième arbre qui est aligné suivant les deux arbres précédents, et placé entre le premier et le deuxième modules, assure notamment un cen- trage supplémentaire en rotation du vilebrequin dans le carter. Ainsi un tel vilebrequin com¬ prend un premier et un deuxième module démontables et liés rigidement par des moyens libé¬ rables, ce qui permet avantageusement de pouvoir séparer un module de l'autre sans machine- outil spécifique comme notamment une presse.
La pluralité de trous permet avantageusement à la fois, de contribuer à une liaison rigide des manetons par l'intermédiaire des bras de manivelle, de participer à la rigidité du vile¬ brequin et à un positionnement angulaire réglable d'un maneton par rapport à l'autre.
Selon une caractéristique particulière, le vilebrequin selon l'invention comprend au moins, un troisième maneton portant au moins un cinquième bras de manivelle et un sixième bras de manivelle, un quatrième arbre, des moyens de centrage pour un alignement desdits premier, deuxième, troisième, et quatrième arbres, ledit alignement définissant un axe de rota¬ tion du vilebrequin, des moyens libérables pour une liaison rigide démontable au moins des¬ dits premier, deuxième, et troisième manetons, des moyens pour un positionnement relatif ré¬ glable au moins desdits premier, deuxième, et troisième manetons. Le vilebrequin selon l'invention comprend ainsi suivant cette caractéristique au moins un troisième module et un quatrième arbre qui sont placés avantageusement entre le troisième arbre et deuxième module. Ce troisième module comprend un troisième maneton portant un cinquième et un sixième bras de manivelle. Les troisième et quatrième arbres, intercalés respectivement entre d'une part les premier et troisième modules et d'autre part entre les troisième et deuxième modules autorisent notam¬ ment selon leurs longueurs à adapter le vilebrequin à la machine alternative sur laquelle il est monté, de façon que chaque maneton soir positionné en face de chaque cylindre respectif. Dans un cas particulier de montage du vilebrequin dans un moteur à combustion interne com- portant un cycle à deux temps, chaque arbre permet notamment de réaliser l'étanchéité néces¬ saire entre deux parties consécutives du carter correspondant chacune à un cylindre respectif, par exemple par l'intermédiaire de roulements.
Le vilebrequin selon l'invention comportant trois manetons, est destiné à un emploi dans une mac ne alternative à trois cylindres. Plus généralement, il est possible d'intercaler d'autres modules et d'autres arbres en fonction des besoins, un vilebrequin pouvant posséder un nombre de modules égal au nombre de cylindres d'une machine alternative sur laquelle il est monté.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description accompa¬ gnée par les dessins annexés qui illustrent deux exemples de réalisation d'un vilebrequin mo- dulaire pour moteur à combustion interne selon l'invention, exemples donnés à titre d'illustra¬ tion et sans qu'aucune interprétation restrictive de la protection recherchée ne puisse en être tirée.
La Figure 1 représente en vue de face et en coupe partielle un vilebrequin modulaire pour moteur à combustion interne à leux temps et deux cylindres alignés. La Figure 2 représente la coupe effectuée selon la ligne II-II de la Figure 1.
La Figure 3 représente en vue de face un vilebrequin modulaire pour moteur à combus¬ tion interne à deux temps et trois cylindres alignés.
La Figure 4 représente en vue de bout le vilebrequin se^n la Figure 3.
Il faut tout d'abord préciser que les vilebrequins représentés sur les Figures 1 à 4 ne mon- trent pas d'interface, d'une part avec le carter de moteur et d'autre part avec les bielles. En ce qui concerne l'interface vilebrequin-carter, des usinages sur les arbres ou toutes autres adjonc¬ tions de pièces, notamment de calage ou de roulement, peuvent être réalisés de façon appro¬ priée à un moteur spécifique, selon tous moyens connus. Il en est de même pour l'interface vi¬ lebrequin-bielles en ce qui concerne les manetons. Suivant la Figure 1, le viι..Drequin comprend en partie gauche de la Figure, un premier maneton ml portant un premier bras de manivelle bl et un deuxième bras de manivelle b2 comprenant un premier arbre al, ledit arbre assurant un premier centrage en rotation du vile¬ brequin dans un carter de moteur (non représenté), notamment par l'intermédiaire d'un roule- ment étanche (non représenté). En partie droite de la Figure 1, le vilebrequin comprend un deuxième maneton m2 portant un troisième bras de manivelle b3 et un quatrième bras de mani¬ velle b4 comprenant un deuxième arbre a2, ce dernier étant aligné avec le premier arbre al, as¬ surant ainsi un deuxième centrage dans le carter de moteur (non représenté), notamment par l'intermédiaire d'un roulement étanche (non représenté).
Les premier et deuxième manetons se présentent chacun avantageusement sous la forme d'un premier et d'un deuxième tube cylindrique ml, m2. A chaque extrémité du premier tube cylindrique ml est emmanché en force un premier bras de manivelle bl et un deuxième bras de manivelle b2. A chaque extrémité du deuxième tube cylindrique m2 est emmanché en force un troisième bras de manivelle b3 et un quatrième bras de manivelle b4.
Les premier, deuxième, troisième, et quatrième bras de manivelle bl, b2, b3, b4 possè¬ dent avantageusement une forme de plateau cylindrique dont le centre est coaxial avec les pre¬ mier et deuxième arbres al, a2, comme cela est représenté sur les Figures 1 et 2. Cette caracté¬ ristique permet un bon auto équilibrage des bras de manivelle en rotation, et autorise une fabri- cation peu coûteuse de ceux-ci notamment sur un tour couramment utilisé dans l'industrie mé¬ canique.
Le vilebrequin suivant la Figure 1 comprend avantageusement entre le premier bras de manivelle bl et le troisième bras de manivelle b3, un troisième arbre a3, aligné avec les pre¬ mier et deuxième arbres al , a2, assurant notamment un centrage et une étanchéité complémen- taire dans le carter, notamment par l'intermédiaire d'un ou deux roulements étanches (non re¬ présentés). Le troisième arbre a3 possède une longueur déterminée en fonction d'un entraxe des cylindres du moteur dans lequel le vilebrequin est inséré, ledit entraxe pouvant être impor¬ tant notamment dans le cas d'un moteur à refroidissement par air et à cylindres en ligne, de part l'encombrement des ailettes de refroidissement. On peut définir ainsi un premier module qui comprend le premier maneton ml et les pre¬ mier et deuxième bras de manivelle bl, b2, et un deuxième module qui comprend le deuxième maneton m2 et les troisième et quatrième bras de manivelle b3, b4.
Le troisième arbre a3, est avantageusement indépendant des premier et deuxième mo¬ dules, et peut être constitué d'un matériau différent. Par exemple en alliage léger comme un al- liage AU4G pour alléger le vilebrequin, les premier et deuxième modules étant avantageuse¬ ment en acier.
Le troisième arbre a3 comprend une première et une deuxième surface plane d'extrémité 8, 9 parallèles entre elles et perpendiculaires à un axe de rotation 10 du vilebrequin défini no¬ tamment par les premier et deuxième arbres al, a2. Le troisième arbre a3 comprend avantageu- sèment un alésage 6 coaxial avec l'axe de rotation 10 du vilebrequin, servant au centrage des premier et deuxième modules, et comprend avantageusement six trous 11 équidistants de façon angulaire, perpendiculaires aux surfaces d'extrémité 8, 9, et positionnés de façon annu¬ laire sur celles-ci, comme représenté sur les Figures 1 et 2. Lesdits trous 11 permettent nota - ment le positionnement angulaire d'un module par rapport à l'autre, comme cela sera explicité ci-après.
Suivant la Figure 1, les premier et troisième bras de manivelle bl, b3 respectivement des premier et deuxième modules possèdent chacun avantageusement une surface de bout plane respectivement 12, 13, perpendiculaire à l'axe de rotation 10 du vilebrequin, comprenant un épaulement 5 cylindrique coaxial audit axe de rotation 10 du vilebrequin, qui assure un centra¬ ge du premier et deuxième module sur le troisième arbre a3, par emboîtement dans l'alésage 6 de ce dernier, de façon à aligner le premier module, le deuxième module, et le troisième arbre a3 suivant l'axe de rotation 10 du vilebrequin. Les premier et troisième bras de manivelle bl, b3 comprennent chacun six trous 7 équi- distants de façon angulaire, perpendiculaires auxdites surfaces de bout 12, 13, et positionnés de façon annulaire sur celles-ci. Un des six trous 7 de chacun des premier et troisième bras de r .nivelle bl, b3 est réservé pour l'emmanchement respectivement des manetons ml, m2, avantageusement de manière coaxiale. L'ensemble des trous 7 de chacun des premier et troisiè- me bras de manivelle bl, b3 assure, en coopération avec les trous 11 du troisième arbre a3, la liaison rigide et le positionnement angulaire du premier module, du deuxième module, et du troisième arbre a3, par l'intermédiaire de goujons 1 et d'écrous 2, comme cela est représenté partiellement sur la Figure 1. Il faut noter que la position angulaire du troisième arbre a3 par rapport aux premier et deuxième modules n'est qu'accessoire, seule la position angulaire du premier module par rapport au deuxième module étant importante, car elle conditionne la posi¬ tion relative du premier maneton ml et du deuxième maneton m2. L'assemblage ainsi réalisé procure au vilebrequin une rigidité nécessaire notamment par appui de chacune de-
Figure imgf000007_0001
de bout 12, 13 planes des premier et deuxième modules respectivement sur les suπ^ces d'extré¬ mité 8, 9 du troisième arbre a3. On notera que les premier et troisième bras de manivelle bl, b3 sont avantageusement in¬ terchangeables, ce qui réduit le coût de fabrication de ces éléments et par conséquent, le coût de revient du vilebrequin.
Les premier et deuxième manetons ml, m2 respectivement des premier et deuxième mo¬ dules, sont avantageusement diamétralement opposés par rapport à l'axe de rotation 10 du vi- lebrequin, comme le montre la Figure 2, de façon notamment à obtenir un temps moteur tous les demi-tour du vilebrequin.
Les premier et deuxième modules comprennent selon les besoins, sur les bras de mani¬ velle, des masses d'équilibrage 14 sensibleme 'iamétralement opposées aux manetons par rapport à l'axe de rotation 10, comme le mont: Figure 1 par exemple. Les masses d'équili- brage 14 peuvent être avantageusement réalisées à partir de cordons de soudure rapportés, puis meules pour obtenir un équilibrage dynamique fin du vilebrequin. Tous autres moyens d'équilibrage du vilebrequin peuvent être utilisés, comme notamment l'adjonction d'éléments de tôle fixés par l'intermédiaire des goujons 1 et des écrous 2. Le vilebrequin représenté sur la Figure 3 est formé à partir du vilebrequin représenté sur la Figure 2, de la manière suivante : un troisième module comprenant un troisième maneton m3 portant un cinquième et un sixième bras de manivelle b5, b6, et un quatrième arbre a4 ont été avantageusement intercalés entre le troisième arbre a3 et le troisième bras de manivelle b3 du deuxième module du vilebrequin de la Figure 1, comme le montre la Figure 3. De cette ma¬ nière, on obtient un vilebrequin pour moteur à combustion interne à deux temps et trois cy¬ lindres.
Les cinquième et sixième bras de manivelle b5, b6 du troisième module sont avantageuse¬ ment identiques aux premier et troisième bras de manivelle bl, b3 respectivement des premier et deuxième modules. On notera que les premier, troisième, cinquième, et sixième bras de ma¬ nivelle bl, b3, b5, b6 étant interchangeables, une fabrication en série d'un tel vilebrequin en est d'autant moins onéreuse.
Le quatrième arbre a4 et le troisième arbre a3 représentés sur la Figure 3 sont avantageu¬ sement interchangeables, ce qui apporte une simplification de fabrication et une diminution du coût de revient du vilebrequin selon l'invention.
Le vilebrequin suivant la Figure 3 est centré en rotation dans un carter de moteur à trois cylindres avantageusement par l'intermédiaire des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres al, a2, a3, a4, qui sont alignés suivant l'axe de rotation 10 du vilebrequin, notamment au moyens de roulements étanches (non représentés). La liaison rigide, le centrage, et le positionnement angulaire entre le premier et le troisiè¬ me modules avec le troisième arbre a3 sont réalisés avantageusement de la même manière que celle décrite pour la liaison rigide, le centrage, et le positionnement angulaire du premier et du deuxième modules avec le troisième arbre a3 du vilebrequin de la Figure 1, c'est à dire notam¬ ment au moyen des goujons 1 et des écrous 2, qui assurent un serrage entre le premier bras de manivelle bl, le troisième arbre a3, et le cinquième bras de manivelle b5, comme la Figure 3 le représente. Il en est de même à l'égard de la liaison rigide, du centrage, et du positionnement angulaire entre le deuxième et le troisième modules avec le quatrième arbre a4, ceux-ci étant notamment assurés par l'intermédiaire de goujons 1 et d'écrous 2 entre le sixième bras de ma¬ nivelle b6, le quatrième arbre a4, et le troisième bras de manivelle b3. Les premier, deuxième, et troisième manetons ml, m2, m3 définissent un angle β, à par¬ tir de l'axe de rotation 10 du vilebrequin, avantageusement égal à 120° entre deux manetons, comme le montre la Figure 4.
L'équilibrage dynamique du vilebrequin est réalisé selon les besoins de la même manière que l'équilibrage du vilebrequin selon la Figure 1, c'est à dire avantageusement au moyen de cordons de soudure placés sur les bras de manivelle et sensiblement diamétralement opposés aux manetons par rapport à l'axe de rotation 10 du vilebrequin.
On notera qu'une disposition à 120° des premier, deuxième et troisième manetons ml, m2, m3, telle que représentée sur la Figure 4, favorise l'équilibrage du vilebrequin de part une symétrie des masses qu'elle présente par rapport à l'axe de rotation du vilebrequin.
Il faut relever d'autre part qu'une disposition à 120° des manetons ml, m2, m3 permet d'éviter l'emploi de pots de détente accordés, généralement nécessaires dans un moteur à com¬ bustion interne à deux temps afin d'augmenter le rendement de remplissage en gaz frais des chambres de combustion, par une contre-pression apportée par ledit pot de détente. En effet, dans un moteur à combustion interne à deux temps et à trois cylindres, dont le vilebrequin possède trois manetons décalés à 120°, ladite contre-pression pour un cylindre est donnée par l'ouverture de l'échappement du cylindre qui le suit dans l'ordre d'allumage. Cet avantage per¬ met de réduire le système d'échappement à un simple collecteur et un silencieux, d'un volume considérablement moindre qu'un système d'échappement comprenant des pots de détente ac¬ cordés.
D'une manière générale, comme on aura pu le constater au cours de la description le vile¬ brequin selon l'invention peut être réalisé à partir de moyens de fabrication très largement ré¬ pandus dans l'industrie mécanique, comme des tours, des perceuses, des aléseuses. Sa fabri- cation ne nécessite pas d'outil onéreux comme un moule ou une matrice de forgeage ou d'es¬ tampage, ce qui autorise sa diffus' '. n en petites séries tout en conservant un coût de revient ac¬ ceptable. Le vilebrequin selon ; ' ention est plus particulièrement destiné à des moteurs à combustion interne à deux temps : deux ou trois cylindres, notamment du type de ceux utili¬ sés dans les avions ultra légers motorisés (U.L.M), les parapentes motorisés, les moteurs d'aide au décollage des planeurs.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. "Vilebrequin pour machines alternatives, comprenant au moins, un premier maneton (ml) portant au moins un premier bras de manivelle (bl) et un deuxième bras de manivelle (b2) comprenant au moins un premier arbre (al), un deuxième maneton (m2) portant au moins un troisième bras de manivelle (b3) et un quatrième bras de manivelle (b4) comprenant au moins un deuxième arbre (a2), un troisième arbre (a3), des moyens de centrage pour un ali¬ gnement desdits premier, deuxième, et troisième arbres, ledit alignement définissant un axe (10) de rotation du vilebrequin, des moyens (1, 2) libérables pour une liaison rigide démon¬ table au moins desdits premier et deuxième manetons, des moyens pour un positionnement re¬ latif réglable au moins desdits premier et deuxième manetons, caractérisé en ce que lesdits moyens pour un positionnement relatif réglable desdits premier et deuxième manetons (ml, m2) comprennent une pluralité de trous (7) au moins dans chacun desdits premier et troisième bras de manivelle (bl, b3), lesdits trous étant équidistants de façon angulaire à partir dudit axe de rotation (10) et parallèles à ce dernier.
2 . Vilebrequin suivant la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits trous (7) sont positionnés de façon annulaire respectivement sur lesdits premier et troisième bras de manivel¬ le (bl, b3).
3 . Vilebrequin suivant la Revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu 'un premier des¬ dits trous (7) est coaxial avec ledit premier maneton (ml), et un deuxième desdits trous (7) est coaxial avec ledit deuxième maneton (m2).
4 . Vilebrequin suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de centrage comprennent un épaulement (5) respectivement sur lesdits premier (bl) et troisième (b3) bras de manivelle, et un alésage (6) dans ledit troisième arbre (a3), lesdits épaulements (5) et ledit alésage (6) étant coaxial au dit axe (10) de rotation du vile¬ brequin.
5 . Vilebrequin suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacun desdits premier, deuxième, troisième, et quatrième bras de manivelle comprend un plateau cylindrique (bl, b2, b3, b4), aligné suivant ledit axe de rotation (10).
6 . Vilebrequin suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins, un troisième maneton (m3) portant au moins un cinquième bras de manivelle (b5) et un sixième bras de manivelle (b6), un quatrième arbre (a4), des moyens (5, 6) de centrage pour un alignement desdits premier, deuxième, troisième, et quatrième arbres (al, a2, a3, a4), ledit alignement définissant un axe (10) de rotation du vilebrequin, des moyens (1, 2) libérables pour une liaison rigide démontable au moins desdits premier, deuxiè¬ me, et troisième manetons (ml, m2, m3), des moyens (1, 7) pour un positionnement relatif réglable au moins desdits premier, deuxième, et troisième manetons.
7 . Vilebrequin suivant la Revendication 6, caractérisé en ce que chacun desdits pre¬ mier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième, et sixième bras de manivelle comprend un plateau cylindrique (bl, b2, b3, b4, b5, b6), aligné suivant ledit axe de rotation (10).
8 . Vilebrequin suivant la Revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits moyens 5 pour un positionnement relatif réglable desdits premier, deuxième, et troisième manetons (ml, m2, m3) comprennent une pluralité de trous (7) au moins dans chacun desdits cinquième et sixième bras de manivelle (b5, b6), équidistants de façon angulaire à partir dudit axe de rota¬ tion (10) et parallèles à ce dernier.
9 . Vilebrequin suivant l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, ou 8, caractérisé 0 en ce que ladite pluralité de trous comprend six trous (7).
10. Vilebrequin suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 9, caractérisé en ce ~~T~ qu'au moins un desdits premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième, et sixième bras de manivelle (bl, b2, b3, b4, b5, b6) comprend des moyens (14) d'équilibrage.
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