WO2007085738A1 - Vilebrequin pour moteur a rapport volumetrique variable - Google Patents

Vilebrequin pour moteur a rapport volumetrique variable Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a crankshaft for a variable volumetric ratio engine carried by hydrodynamic bearings.
  • the mechanical transmission device for a variable volumetric ratio engine comprises at least one cylinder in which a piston moves which is secured in its lower part, a transmission member cooperating on the one hand by means of a small-sized rack with a rolling guide device, and on the other hand by means of another large-sized rack with a toothed wheel integral with a connecting rod, this making it possible to transmit the movement between said piston and said connecting rod.
  • the mechanical transmission device for variable volumetric ratio engine also comprises at least one control rack cooperating with the gear wheel, means for fixing the piston on the transmission member which provide a clamping preload, connecting means which allow to stiffen the teeth of the racks, and means for strengthening and lightening the structure of the toothed wheel.
  • crankshaft which, as is the case for conventional crankshafts, comprises balancing masses. It is observed that the integral transmission member of the piston and the control rack of the variable volumetric ratio engine have a large width which requires to move the cylinders apart from each other so that the balancing masses of the crankshaft can pass from and other said transmission member and said control rack. As a result of this necessity, the longitudinal dimensions and the weight of the motor are increased significantly. In addition, moving the rolls apart increases the total length of the crankshaft, with the consequence of increasing the boom when it deforms under the effect of the load applied to it.
  • crankshaft intended for said variable volumetric ratio engine differs from the prior art in that, according to a particular embodiment of realization:
  • crankshaft • The manufacture of the crankshaft is simplified; • The length and weight of the crankshaft are reduced;
  • the distance between the various cylinders of the variable compression ratio engine is comparable to the distance between the different cylinders of a conventional engine with a fixed volumetric ratio of the same bore;
  • variable compression ratio engine is comparable to that of a conventional engine with a fixed volumetric ratio of the same bore; • Variable compression ratio motor weight is reduced.
  • crankshaft for a variable compression ratio engine makes it possible to convert the reciprocating movement of the main moving components of said variable volumetric ratio engine into rotary movement, comprises hydrodynamic bearings and does not have counterbalancing masses.
  • the crankshaft for variable compression ratio engine comprises at least one crankpin connected to at least one connecting rod of the variable compression ratio engine on the one hand, and at least two pins and an axial stop bearing arranged in the block. motor of said engine on the other hand.
  • crankshaft for variable compression ratio engine comprises hydrodynamic bearings which consist of a smooth cylindrical surface fitted on said crankshaft and which rotate in bearings.
  • the crankshaft for variable compression ratio engine comprises hydrodynamic bearings which are lubricated by pressurized oil supplied by ducts formed in the mass of said crankshaft on the one hand, and in the mass of the engine block of somewhere else.
  • the crankshaft for variable volumetric ratio engine comprises ducts arranged in the mass of said crankshaft which communicate with orifices opening on each of the surfaces cylindrical smooth which are constituted hydrodynamic bearings of said crankshaft.
  • the crankshaft for variable compression ratio engine comprises at least one pulley for driving in rotation the distribution system and the engine peripherals.
  • the crankshaft for variable compression ratio engine comprises at least one flywheel for connecting the motor to a gearbox.
  • Figure 1 is a perspective view illustrating the variable displacement crankshaft for variable displacement engine carried by hydrodynamic bearings according to the present invention, said crankshaft being connected to the moving components of the variable volumetric ratio engine which are subjected to reciprocating motion.
  • Figure 2 is a perspective view showing the crankshaft according to the present invention
  • Figure 3 is a sectional view showing the crankshaft according to the present invention.
  • FIGS. 1 and 3 show the principal moving components of a variable volumetric ratio engine, among which at least one piston 2 is distinguished, the reciprocating movement of which is converted into rotary motion by means of a transmission device 1.
  • Said mechanical transmission device 1 comprises in the lower part of the piston 2 a transmission member 3 secured to said piston which cooperates, on the one hand with a rolling guide device 4, and on the other hand with a toothed wheel 5.
  • Said toothed wheel 5 cooperates with a connecting rod 6 connected to a crankshaft 9, object of the present invention, to transmit the work provided by the piston 2 which is reciprocated to said crankshaft 9 which is driven by a rotary movement.
  • the toothed wheel 5 cooperates opposite the transmission member 3 with another rack called control rack, not shown whose vertical position relative to the engine block is controlled by a control device comprising a control cylinder.
  • crankshaft 9 for a variable compression ratio engine makes it possible to convert the reciprocating movement of the main moving components of the engine constituted by at least one piston 2 and its rotary motion into rotary motion.
  • transmission member 3 the toothed wheel 5 connected to its connecting rod 6 and a synchronized roller 40, said synchronized roller 40 forming part of the rolling guide device 4.
  • the crankshaft 9 may be made of cast iron or made of steel, it can be cast, forged or entirely machined in the mass of a block of metal.
  • the crankshaft 9 comprises at least one crankpin 90 connected to the connecting rod 6 of the variable volumetric ratio engine on the one hand, and at least two journals 91 and an axial stopping bearing, not shown, arranged in the engine block of said engine. somewhere else.
  • the crankshaft 9 comprises hydrodynamic bearings which each consist of a smooth cylindrical surface 92 provided on said crankshaft and rotating in bearings, not shown.
  • crankshaft 9 for variable volumetric ratio engine is devoid of balancing masses.
  • the pads may include a steel back covered with antifriction metal.
  • the smooth cylindrical surface 92 which constitutes the hydrodynamic bearings may be nitrided or cemented.
  • each hydrodynamic bearing is connected to the arms 93 of the crankshaft 9 by radii or connecting grooves 94.
  • the connecting radii or grooves 94 can be made by roller burnishing or by machining.
  • the crankshaft 9 comprises hydrodynamic bearings which are lubricated by pressurized oil supplied by conduits 95 formed in the mass of said crankshaft on the one hand, and in the mass of the engine block on the other hand.
  • the crankshaft 9 comprises ducts 95 formed in the mass of said crankshaft and which communicate with orifices 96 opening on each of the cylindrical smooth surfaces 92 which are constituted hydrodynamic bearings of said crankshaft.
  • the crankshaft 9 for variable compression ratio engine comprises at least one pulley for rotating the distribution and the peripherals of the engine.
  • the pulley can incorporate a damper known per se to reduce vibration emissions.
  • the crankshaft 9 comprises at least one flywheel for connecting the motor to a gearbox.
  • the flywheel may also comprise a ring gear which cooperates with the output gear of an electric starter.

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Abstract

Le vilebrequin (9) pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention permet de transformer en mouvement rotatif le mouvement alternatif des principaux composants mobiles (2, 3, 5, 6, 40) dudit moteur à rapport volumétrique variable, comporte des paliers hydrodynamiques et est dépourvu de masses d'équilibrage.

Description

VILEBREQUIN POUR MOTEUR A RAPPORT VOLUMETRIQUE VARIABLE
La présente invention est relative à un vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable porté par des paliers hydrodynamiques.
On connaît, d'après les brevets internationaux WO98/51911 , WO00/31377, WO03/008783 appartenant au demandeur, différents dispositifs mécaniques pour moteur à rapport volumétrique variable.
On remarque que le brevet international WO98/51911 au nom du demandeur décrit un dispositif servant à améliorer le rendement global des moteurs à combustion interne à pistons utilisés à charge et régime variables par adaptation en marche de leur cylindrée effective et/ou de leur rapport volumétrique.
On constate que selon les brevets internationaux WO00/31377 et WO03/008783 au nom du demandeur le dispositif de transmission mécanique pour moteur à rapport volumétrique variable comprend au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston qui est solidaire, dans sa partie inférieure, d'un organe de transmission coopérant d'une part au moyen d'une crémaillère de faible dimension avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre part au moyen d'une autre crémaillère de forte dimension avec une roue dentée solidaire d'une bielle, ceci permettant de réaliser la transmission du mouvement entre ledit piston et ladite bielle.
Le dispositif de transmission mécanique pour moteur à rapport volumétrique variable comprend également au moins une crémaillère de commande coopérant avec la roue dentée, des moyens de fixation du piston sur l'organe de transmission qui offrent une précontrainte de serrage, des moyens de liaison qui permettent de rigidifier les dents des crémaillères, et des moyens de renforcement et d'allégement de la structure de la roue dentée. On constate que le piston, solidaire dans sa partie inférieure d'un organe de transmission, et la roue dentée opèrent suivant un mouvement alternatif et sont raccordés à un vilebrequin par la bielle, ledit vilebrequin et ladite bielle ayant pour effet de transformer ledit mouvement alternatif dudit piston et de ladite roue en mouvement rotatif.
On note que l'ensemble des brevets internationaux au nom du demandeur relatifs au moteur à rapport volumétrique variable décrivent un vilebrequin qui, comme c'est le cas pour les vilebrequins classiques, comporte des masses d'équilibrages. On observe que l'organe de transmission solidaire du piston et la crémaillère de commande du moteur à rapport volumétrique variable présentent une largeur importante qui nécessite d'écarter les cylindres les uns des autres pour que les masses d'équilibrage du vilebrequin puissent passer de part et d'autre dudit organe de transmission et de ladite crémaillère de commande. Consécutivement à cette nécessité, l'encombrement longitudinal et le poids du moteur se trouvent augmentés de façon significative. De plus, écarter les cylindres les uns des autres augmente la longueur totale du vilebrequin, avec pour conséquence d'en augmenter la flèche lorsqu'il se déforme sous l'effet de la charge qui lui est appliquée.
C'est pour réduire de façon significative l'encombrement longitudinal et le poids du moteur à rapport volumétrique variable que le vilebrequin destiné audit moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention se distingue de l'art antérieur en ce que, selon un mode particulier de réalisation :
• La fabrication du vilebrequin est simplifiée ; • La longueur et le poids du vilebrequin sont réduits ;
• La distance entre les différents cylindres du moteur à rapport volumétrique variable est comparable à la distance entre les différents cylindres d'un moteur conventionnel à rapport volumétrique fixe de même alésage ;
• L'encombrement longitudinal du moteur à rapport volumétrique variable est comparable à celui d'un moteur conventionnel à rapport volumétrique fixe de même alésage ; • Le poids du moteur à rapport volumétrique variable est réduit.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention permet de transformer en mouvement rotatif le mouvement alternatif des principaux composants mobiles dudit moteur à rapport volumétrique variable, comporte des paliers hydrodynamiques et est dépourvu de masses d'équilibrage.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comporte au moins un maneton relié à au moins une bielle du moteur à rapport volumétrique variable d'une part, et au moins deux tourillons et un palier d'arrêt axial aménagés dans le bloc moteur dudit moteur d'autre part.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comporte des paliers hydrodynamiques qui sont constitués d'une surface cylindrique lisse aménagée sur ledit vilebrequin et qui tournent dans des coussinets.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comporte des paliers hydrodynamiques qui sont lubrifiés par de l'huile sous pression amenée par des conduits aménagés dans la masse dudit vilebrequin d'une part, et dans la masse du bloc moteur d'autre part.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comporte des conduits aménagés dans la masse dudit vilebrequin qui communiquent avec des orifices débouchant sur chacune des surfaces cylindriques lisses dont sont constitués les paliers hydrodynamiques dudit vilebrequin.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comporte au moins une poulie permettant d'entraîner en rotation le système de distribution et les périphériques du moteur.
Le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comporte au moins un volant moteur permettant le raccordement du moteur à une boîte à vitesse.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Figure 1 est une vue en perspective illustrant le vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable porté par des paliers hydrodynamiques suivant Ia présente invention, ledit vilebrequin étant relié aux composants mobiles du moteur à rapport volumétrique variable qui sont soumis à un mouvement alternatif.
Figure 2 est une vue en perspective montrant le vilebrequin suivant la présente invention Figure 3 est une vue en coupe représentant le vilebrequin suivant la présente invention.
On a montré en figures 1 les principaux composants mobiles d'un moteur à rapport volumétrique variable, parmi lesquels on distingue au moins un piston 2 dont le mouvement alternatif est transformé en mouvement rotatif au moyen d'un dispositif de transmission 1.
Ledit dispositif de transmission mécanique 1 comporte dans la partie inférieure du piston 2 un organe de transmission 3 solidaire dudit piston qui coopère, d'une part avec un dispositif de guidage à roulement 4, et d'autre part avec une roue dentée 5. Ladite roue dentée 5 coopère avec une bielle 6 reliée à un vilebrequin 9, objet de la présente invention, afin de transmettre le travail fourni par le piston 2 qui est animé d'un mouvement alternatif audit vilebrequin 9 qui est animé d'un mouvement rotatif.
La roue dentée 5 coopère à l'opposé de l'organe de transmission 3 avec une autre crémaillère dite crémaillère de commande, non représentée dont la position verticale par rapport au bloc moteur est pilotée par un dispositif de contrôle comportant un vérin de commande.
Ainsi le vilebrequin 9 pour moteur à rapport volumétrique variable permet de transformer en mouvement rotatif le mouvement alternatif des principaux composants mobiles dudit moteur constitué par au moins un piston 2 et son organe de transmission 3, la roue dentée 5 reliée à sa bielle 6 et un rouleau synchronisé 40, ledit rouleau synchronisé 40 faisant partie du dispositif de guidage à roulement 4. Selon un mode particulier de réalisation, le vilebrequin 9 peut être réalisé en fonte ou en acier, il peut être coulé, forgé ou entièrement usiné dans la masse d'un bloc de métal.
Le vilebrequin 9 comporte au moins un maneton 90 relié la bielle 6 du moteur à rapport volumétrique variable d'une part, et au moins deux tourillons 91 et un palier d'arrêt axial, non représenté, aménagés dans le bloc moteur dudit moteur d'autre part.
Le vilebrequin 9 comporte des paliers hydrodynamiques qui sont constitués chacun d'une surface cylindrique lisse 92 aménagée sur ledit vilebrequin et tournant dans des coussinets, non représentés.
D'autre part, le vilebrequin 9 pour moteur à rapport volumétrique variable est dépourvu de masses d'équilibrage.
Les coussinets, connus en soi, peuvent comporter un dos en acier recouvert de métal antifriction.
Selon un mode particulier de réalisation, la surface cylindrique lisse 92 qui constitue les paliers hydrodynamiques peut être nitrurée ou cémentée.
La surface cylindrique lisse 92 de chaque palier hydrodynamique est raccordée aux bras 93 du vilebrequin 9 par des rayons ou des gorges de raccordement 94. Les rayons ou gorges de raccordement 94 peuvent être réalisés par galetage ou par usinage.
Le vilebrequin 9 comporte des paliers hydrodynamiques qui sont lubrifiés par de l'huile sous pression amenée par des conduits 95 aménagés dans la masse dudit vilebrequin d'une part, et dans la masse du bloc moteur d'autre part.
Le vilebrequin 9 comporte des conduits 95 aménagés dans la masse dudit vilebrequin et qui communiquent avec des orifices 96 débouchant sur chacune des surfaces cylindriques lisses 92 dont sont constitués les paliers hydrodynamiques dudit vilebrequin.
Le vilebrequin 9 pour moteur à rapport volumétrique variable comporte au moins une poulie permettant d'entraîner en rotation la distribution et les périphériques du moteur.
La poulie peut intégrer un amortisseur connu en soi permettant de réduire les émissions vibratoires. Le vilebrequin 9 comporte au moins un volant moteur permettant le raccordement du moteur à une boîte à vitesse. Le volant moteur peut également comporter une couronne dentée qui coopère avec le pignon de sortie d'un démarreur électrique.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable permettant de transformer en mouvement rotatif le mouvement alternatif des principaux composants mobiles (2, 3, 5, 6, 40) dudit moteur à rapport volumétrique variable, caractérisé en ce qu'il comporte des paliers hydrodynamiques et qu'il est dépourvu de masses d'équilibrage.
2. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins un maneton (90) relié à une bielle (6) du moteur à rapport volumétrique variable d'une part, et au moins deux tourillons (91) et un palier d'arrêt axial aménagés dans le bloc moteur dudit moteur d'autre part.
3. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les paliers hydrodynamiques sont constitués d'une surface cylindrique lisse (92) aménagée sur ledit vilebrequin et tournant dans des coussinets.
4. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les paliers hydrodynamiques sont lubrifiés par de l'huile sous pression amenée par des conduits (95) aménagés dans la masse dudit vilebrequin d'une part, et dans la masse du bloc moteur d'autre part.
5. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les conduits (95) aménagés dans la masse du vilebrequin (9) communiquent avec des orifices (96) débouchant sur chacune des surfaces cylindriques lisses (92) dont sont constitués les paliers hydrodynamiques dudit vilebrequin.
6. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins une poulie permettant d'entraîner en rotation le système de distribution et les périphériques du moteur.
7. Vilebrequin pour moteur à rapport volumétrique variable suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins un volant moteur permettant le raccordement du moteur à une boîte à vitesse.
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