WO2017207903A1 - Pièce excentrique améliorée pour un système de variation du taux de compression d'un moteur thermique - Google Patents

Pièce excentrique améliorée pour un système de variation du taux de compression d'un moteur thermique Download PDF

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WO2017207903A1
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eccentricity
eccentric
connecting rod
axis
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Matthieu POGAM
Julien Berger
Arnaud Le Dren
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PSA Automobiles SA
Gomecsys BV
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PSA Automobiles SA
Gomecsys BV
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    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
    • 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
    • F16C3/22—Cranks; Eccentrics
    • F16C3/28—Adjustable cranks or eccentrics

Definitions

  • the present invention relates to an improved eccentric part for a variation of the compression ratio of a heat engine system.
  • Variation of the compression ratio is known as a function of the operating conditions of the engine.
  • These compression ratio variation systems comprise a set of eccentric parts mounted on the crankshaft crank pins so as to cooperate each with a connecting rod end.
  • a control device makes it possible to adjust the position of the eccentric pieces.
  • the control device comprises an actuating shaft and a cascade of sprockets constituted by an actuating pinion integral with the actuating shaft, and intermediate pinions meshing on the one hand with the actuating pinion. and on the other hand with a toothed ring integral with the eccentric piece.
  • eccentric piece between each connecting rod and crankpin crank generates the creation of a first hydrodynamic bearing (or other guides) between the crankpin and an inner periphery of the crankshaft.
  • each eccentric piece rotates at half the speed of the crankshaft allowing it to return to its angular position every two turns crankshaft, every four engine times. This half-speed ratio is ensured by an adequate choice of the number of teeth.
  • the phase shift of the first eccentric part via the angular control of the actuating shaft relative to the frame, varies the angular position of the eccentric piece, so the position of the height of the piston during the four engine times and thus the compression ratio.
  • This kinematics is also transmitted to the other eccentric parts gradually through trees and so-called transfer gears.
  • the center of gravity of an eccentric piece is not naturally coincident with the two axes of the eccentric piece, namely the axis of the crank pin or the eccentric inner bearing and the crankshaft pin or the eccentric outer bearing.
  • the half-speed of the eccentric parts and this misalignment of the center of gravity then imply an imbalance of the motor in a harmonic HO.5.
  • this harmonic has an angular phasing (with respect to traditional harmonics of a motor) also continuously variable, because it is a function of the eccentric angle chosen, or the chosen compression ratio (and continuously variable).
  • the amplitude of the harmonic depends on the offset of the center of gravity of the eccentric parts with respect to the axis of the crank pin and the axis of the big end, ie the position of this center of gravity with respect to a straight line. with the eccentricity direction passing through the center of the crank pin and the center of the big end, and the mass of the eccentric piece and the rotating mass of the connecting rod.
  • the invention aims to minimize the amplitude of the parasitic harmonic by proposing a heat engine, especially a motor vehicle, comprising a system for varying a compression ratio of the engine comprising:
  • crankshaft comprising at least one crank pin and at least one arm
  • At least one eccentric piece rotatably mounted between a connecting rod and a crankpin and provided with two toothed crowns
  • the eccentric member is configured such that its center of gravity is positioned in the eccentricity direction in the second eccentricity zone.
  • the invention thus makes it possible to reduce or eliminate the natural imbalance in harmonic of a variable compression ratio engine by controlling the center of gravity of the eccentric parts on the eccentricity direction line.
  • the invention makes it possible to optimally define the center of gravity of the eccentric parts in order to promote the local and global balancing of the heat engine.
  • the center of gravity is positioned at a distance measured from the first point such that it verifies the following relation:
  • G being the distance between the first point and the center of gravity.
  • the eccentric part comprises recesses for removing mass and / or inserts for adding mass and / or a variation in density between the first eccentricity zone and the second eccentricity zone.
  • at least one recess extending circumferentially is provided between an inner periphery and an outer periphery of at least one ring gear of the eccentric piece in the first half-shell.
  • a series of blind holes are formed between the inner periphery and the outer periphery of at least one ring gear of the eccentric piece.
  • At least one recess extending circumferentially and along an entire width of the eccentric piece is formed between the inner periphery and the outer periphery of the toothed crowns in the first half-shell.
  • holes having an axis of radial orientation relative to the axes of rotation of the eccentric piece and the connecting rod and symmetrical with respect to the eccentricity direction are formed in the first half-shell.
  • the inserts are positioned between the inner periphery and the outer periphery of the toothed crowns in the second half-shell.
  • the inserts are screwed or fitted inside hole or correspondingly shaped threads.
  • Figure 1 is a side view illustrating the integration into the crankshaft of a compression rate variation system of a heat engine according to the present invention
  • Figure 2 is a front view in section illustrating two angular positions of an eccentric part of the compression ratio variation system of a heat engine according to the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of the compression rate variation system of a heat engine according to the present invention without the crankshaft;
  • Figures 4a to 4d are perspective views of an eccentric part according to the invention whose balancing has been obtained by removal of material at the first half-shell;
  • Figure 5 is a perspective view of an eccentric part according to the invention, the balancing has been obtained by removal and addition of material respectively in first and second half-shell.
  • Figure 1 shows a crankshaft 12 incorporating a 1 1 system of variation of the compression ratio to vary the compression ratio according to the operating conditions of the engine.
  • the system 1 1 thus makes it possible to operate a heat engine at a high compression ratio under low load conditions in order to improve its efficiency. Under high load operating conditions, the compression ratio can be decreased to avoid jolts.
  • the crankshaft 12 X axis is intended to be rotatably mounted on a motor housing by means of bearings.
  • the crankshaft 12 comprises a plurality of crank pins 13, and journals 14, separated by arms 17 extending substantially perpendicular to the axis X.
  • the crankshaft 12 further has a front end intended to be rotatably connected with a crankshaft. pulley 18.
  • An inertia flywheel (not shown) is rotatably connected to the rear end of the crankshaft 12.
  • Eccentric parts 21 are rotatably mounted on the crank pins 13 via a through opening 22 formed in each eccentric part 21.
  • each eccentric part 21 also comprises a central portion 30 of generally annular shape with axial orientation and two toothed rings 28 extending radially on either side of the central portion 30.
  • a first hydrodynamic bearing 41 is located between an outer periphery of the crankpin 13 of the crankshaft 12 and an inner periphery 29 of the central portion 30 of the eccentric part 21.
  • a second hydrodynamic bearing 44 eccentric relative to the first bearing 41, is located between an inner periphery of a connecting rod 26 and an outer periphery 25 of the central portion 30 of the eccentric part 21 eccentric with respect to the first bearing 41.
  • the outer periphery 25 is intended to cooperate with the periphery of a large end of the connecting rod 26, which has its small end rotatably connected with a piston 27 of the engine.
  • An eccentricity direction d is defined as being the straight line passing through an axis of rotation Rm of the eccentric part 21 on the crank pin 13 and an axis of rotation Rb of the connecting rod 26 on the eccentric part 21 as well as, of preferably, by the median plane of the eccentric part 21 normal to the axes Rm and Rb.
  • a first point Om corresponding to the intersection between the axis of rotation Rm of the eccentric part 21 on the crankpin 13 (ie the axis of the first bearing 41) and the direction of eccentricity d is also defined.
  • a second point Ob corresponds to the intersection between the axis of rotation Rb of the connecting rod 26 on the eccentric part 21 (the axis of the second bearing 44) and the direction of eccentricity d.
  • a plane A, normal to the direction of eccentricity d, passing through the first point Om separates the eccentric part 21 into a first half-shell 46 corresponding to a first eccentricity zone including the axis of rotation Rb of the connecting rod 26 on the eccentric part 21, and a second half-shell 47 corresponding to a second eccentricity zone.
  • the eccentric part 21 is configured in such a way that its center of gravity CG is positioned in the eccentricity direction d in the second eccentricity zone 47.
  • D being the eccentricity distance between the first point Om and the second point Ob
  • G being the distance between the first point Om and the center of gravity CG.
  • the eccentric part 21 has recesses for removing mass and / or inserts to add mass and / or a variation in density between the first zone. of eccentricity 46 and second eccentricity zone 47.
  • one or more circumferentially extending recesses 48 are provided. between the inner periphery and the outer periphery of the toothed rings 28 of the eccentric part 21 in the first half-shell 46.
  • These recesses 48, made in the wall of the toothed rings 28, thus have a "bean" shape and are axially blind .
  • a series of blind holes 49 are formed between the inner periphery and the outer periphery of the toothed rings 28 of the eccentric part 21.
  • the holes 49 of the series having an axis extending parallel to the axes Rm and Rb may have a substantially identical diameter and be located along the same circumference. Alternatively, the holes 49 may have different diameters and be positioned at different circumferences.
  • the shape of the holes 49 depends on the application and in particular on the configuration of the eccentric part 21.
  • one or more recesses 50 extending circumferentially and along a width of the eccentric part 21 are formed between the inner periphery and the outer periphery of the ring gear 28. in the first half-shell 46. These recesses 50, made in the wall of the toothed rings 28 thus have a form of "bean" through.
  • holes 51 having a radial orientation axis with respect to the axes Rm and Rb and symmetrical with respect to the eccentricity direction d are made in the first half shell 46. These holes 51 are formed in an annular wall of axial orientation of the central portion 30. Depending on the application and the need for balancing, these holes 51 may be blind or through.
  • the second half-shell 47 may comprise inserts 52, for example screwed or fitted inside holes or tapping 54 of corresponding shape, positioned between the inner periphery and the outer periphery of the ring gear 28 in the second half-shell 47.
  • All the inserts 52 to higher density can be envisaged, for example platinum with a density of about 21450 kg / m 3 , uranium with a density of about 18700 kg / m 3 , tungsten with a density of about 19300 kg / m 3 .
  • the eccentric parts 21 may be monobloc parts.
  • the crankshaft 12 is subdivided into several parts to allow assembly of the assembly.
  • the crankshaft 12 is monobloc, while the eccentric parts 21 are formed of two half-shells 46, 47 mounted around each crankpin 13 as described above.
  • a control device 31 makes it possible to adjust the angular position of the eccentric parts 21.
  • the control device 31 comprises an actuating shaft 32 and a cascade of sprockets constituted by an actuating gear 33 mounted on the actuating shaft 32, and at least one intermediate gear 36 meshing with a share with the drive sprocket 33 and secondly with a ring gear 28.
  • the intermediate gear 36 is mounted on the arm 17 on the side of an actuating device 57.
  • the system In operation and when the actuating shaft 32 is fixed in rotation relative to the frame, the system has a fixed compression ratio configuration. In transient rate, the angular position of the eccentric piece 21 located on the side of the pulley 18 is controlled by the angular position of the actuating shaft 32 and thus pass to a new compression ratio point.
  • the shaft 32 may be actuated for example by means of the actuating device 57, such as a wheel and worm gear, or any other means for moving the adapted shaft.
  • the phase shift of the eccentric parts via the angular control of the actuating shaft relative to the frame, varies the angular position of the eccentric part 21, and the position of the height HP of the piston 27 ( see Figure 2) during the four engine times and thus the compression ratio.
  • a gear ratio between the drive pinion 33 and the ring gear 28 eccentric is substantially equal to 0.5. This makes it possible to guarantee a rotation of the eccentric part 21 at half speed with respect to the speed of rotation of the crankshaft 12.
  • shafts 58 and sprockets 59 called transfer transmit the same kinematics of the eccentric piece located on the side of the actuating shaft 32 from close to all on all the other eccentric parts of the crankshaft 12.
  • the sprockets 59 mounted on the shafts 58 meshing with the ring gear 28 of the other eccentric parts.

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Abstract

L'invention porte principalement sur un moteur thermique, notamment de véhicule automobile, comportant un système de variation d'un taux de compression dudit moteur comprenant: - au moins une pièce excentrique (21) montée rotative entre une bielle et un maneton dudit vilebrequin et munie de deux couronnes dentées (28), - un premier point d'intersection (Om) entre ledit axe de rotation (Rm) de ladite pièce excentrique (21) sur ledit maneton et une direction d'excentricité (d), - un deuxième point d'intersection (Ob) entre ledit axe de rotation (Rb) de ladite bielle sur ladite pièce excentrique (21) et ladite direction d'excentricité (d), - un plan (A) normal à ladite direction d'excentricité (d) passant par ledit premier point (Om) et séparant ladite pièce excentrique (21) en une première demi-coquille (46) correspondante à une première zone d'excentricité incluant ledit axe de rotation (Rb) de ladite bielle sur ladite pièce excentrique (21), et une deuxième demi-coquille (47) correspondante à une deuxième zone d'excentricité, caractérisé en ce que ladite pièce excentrique (21) est configurée de telle façon que son centre de gravité est positionné suivant ladite direction d'excentricité (d) dans ladite deuxième zone d'excentricité (47).

Description

PIECE EXCENTRIQUE AMELIOREE POUR UN SYSTEME DE VARIATION DU TAUX DE COMPRESSION D'UN MOTEUR
THERMIQUE
[0001 ] La présente invention porte sur une pièce excentrique améliorée pour un système de variation du taux de compression d'un moteur thermique.
[0002] On connaît des systèmes de variation du taux de compression en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. Ces systèmes de variation du taux de compression comportent un ensemble de pièces excentriques montées sur les manetons du vilebrequin de manière à coopérer chacune avec une extrémité de bielle. [0003] Un dispositif de commande permet de régler la position des pièces excentriques. A cet effet, le dispositif de commande comporte un arbre d'actionnement et une cascade de pignons constituée par un pignon d'actionnement solidaire de l'arbre d'actionnement, et des pignons intermédiaires engrenant d'une part avec le pignon d'actionnement et d'autre part avec une couronne dentée solidaire de la pièce excentrique. [0004] Par rapport à un moteur conventionnel, l'ajout d'une pièce excentrique entre chaque bielle et maneton du vilebrequin engendre la création d'un premier palier hydrodynamique (ou autres guidages) entre le maneton du vilebrequin et une périphérie interne de la pièce excentrique, et d'un second palier hydrodynamique (ou autres guidages), excentré du premier palier, entre la bielle et la périphérie externe de la pièce excentrique excentré du premier palier selon une distance d'excentricité.
[0005] A taux de compression fixe, pour un arbre d'actionnement fixe par rapport au carter-cylindres, chaque pièce excentrique tourne à la moitié de la vitesse du vilebrequin permettant à celui-ci de revenir à sa position angulaire tous les deux tours de vilebrequin, soit tous les quatre temps du moteur. Ce ratio de demi-vitesse est assuré par un choix adéquat du nombre de dents.
[0006] A taux de compression variant, le déphasage de la première pièce excentrique, via le pilotage angulaire de l'arbre d'actionnement par rapport au bâti, fait varier la position angulaire de la pièce excentrique, donc la position de la hauteur du piston pendant les quatre temps du moteur et ainsi le taux de compression. Cette cinématique est aussi transmise aux autres pièces excentriques de proche en proche via des arbres et des pignons dits de transfert. [0007] Toutefois, avec ce type d'architecture, le centre de gravité d'une pièce excentrique est non naturellement confondu les deux axes de guidage de la pièce excentrique, à savoir l'axe du maneton ou du palier intérieur d'excentrique et l'axe de tête de bielle ou du palier extérieur d'excentrique. La demi-vitesse des pièces excentriques et ce désaxage du centre de gravité impliquent alors un déséquilibrage du moteur en une harmonique HO.5.
[0008] En outre, cette harmonique présente un phasage angulaire (par rapport à des harmoniques traditionnelles d'un moteur) également continûment variable, car elle est fonction de l'angle d'excentrique choisi, ou du taux de compression choisi (et continûment variable). L'amplitude de l'harmonique dépend du désaxage du centre de gravité des pièces excentriques par rapport à l'axe du maneton et l'axe de tête de bielle, autrement dit de la position de ce centre de gravité par rapport à une droite confondue avec la direction d'excentricité passant par le centre du maneton et le centre de tête de bielle, et de la masse de la pièce excentrique et de la masse rotative de la bielle. [0009] L'invention vise à réduire au maximum l'amplitude de l'harmonique parasite en proposant un moteur thermique, notamment de véhicule automobile, comportant un système de variation d'un taux de compression du moteur comprenant:
- un vilebrequin comportant au moins un maneton et au moins un bras,
- au moins une pièce excentrique montée rotative entre une bielle et un maneton du vilebrequin et munie de deux couronnes dentées,
- un premier palier entre une périphérie externe du maneton du vilebrequin et une périphérie interne de la pièce excentrique,
- un deuxième palier excentré par rapport au premier palier, entre une périphérie interne de la bielle et une périphérie externe de la pièce excentrique,
- une direction d'excentricité passant par un axe de rotation de la pièce excentrique sur le maneton et un axe de rotation de la bielle sur la pièce excentrique,
- un premier point d'intersection entre l'axe de rotation de la pièce excentrique sur le maneton et la direction d'excentricité,
- un deuxième point d'intersection entre l'axe de rotation de la bielle sur la pièce excentrique et la direction d'excentricité,
- un plan normal à la direction d'excentricité passant par le premier point et séparant la pièce excentrique en une première demi-coquille correspondante à une première zone d'excentricité incluant l'axe de rotation de la bielle sur la pièce excentrique, et une deuxième demi-coquille correspondante à une deuxième zone d'excentricité. caractérisé en ce que la pièce excentrique est configurée de telle façon que son centre de gravité est positionné suivant la direction d'excentricité dans la deuxième zone d'excentricité.
[0010] L'invention permet ainsi de diminuer ou de supprimer le déséquilibre naturel en harmonique d'un moteur à taux de compression variable par contrôle du centre de gravité des pièces excentriques sur la droite de direction d'excentricité. En outre, l'invention permet de définir de façon optimum le centre de gravité des pièces excentriques afin de favoriser l'équilibrage local et global du moteur thermique.
[001 1 ] Selon une réalisation, le centre de gravité est positionné à une distance mesurée à partir du premier point telle qu'elle vérifie la relation suivante:
M_E*G=M_b_r*D
Avec :
M E étant la masse de l'excentrique,
M_b_r étant la masse rotative de la bielle, et
D étant la distance d'excentricité entre le premier point et le deuxième point, et
G étant la distance entre le premier point et le centre de gravité.
[0012] Selon une réalisation, la pièce excentrique comporte des évidements pour retirer de la masse et/ou des inserts pour ajouter de la masse et/ou une variation de masse volumique entre la première zone d'excentricité et la deuxième zone d'excentricité. [0013] Selon une réalisation, au moins un évidement s'étendant de façon circonférentielle est ménagé entre une périphérie interne et une périphérie externe d'au moins une couronne dentée de la pièce excentrique dans la première demi-coquille.
[0014] Selon une réalisation, une série de trous borgnes sont ménagées entre la périphérie interne et la périphérie externe d'au moins une couronne dentée de la pièce excentrique.
[0015] Selon une réalisation, au moins un évidement s'étendant de façon circonférentielle et suivant toute une largeur de la pièce excentrique est ménagé entre la périphérie interne et la périphérie externe des couronnes dentées dans la première demi- coquille. [0016] Selon une réalisation, des trous ayant un axe d'orientation radiale par rapport aux axes de rotation de la pièce excentrique et de la bielle et symétriques par rapport à la direction d'excentricité sont réalisés dans la première demi-coquille.
[0017] Selon une réalisation, les inserts sont positionnés entre la périphérie interne et la périphérie externe des couronnes dentées dans la deuxième demi-coquille.
[0018] Selon une réalisation, les inserts sont vissés ou emmanchés à l'intérieur de trou ou de taraudages de forme correspondante.
[0019] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
[0020] La figure 1 est une vue de côté illustrant l'intégration dans le vilebrequin d'un système de variation de taux de compression d'un moteur thermique selon la présente invention;
[0021 ] La figure 2 est une vue de face et en coupe illustrant deux positions angulaires d'une pièce excentrique du système de variation de taux de compression d'un moteur thermique selon la présente invention;
[0022] La figure 3 est une vue en perspective du système de variation de taux de compression d'un moteur thermique selon la présente invention sans le vilebrequin;
[0023] Les figures 4a à 4d sont des vues en perspective d'une pièce excentrique selon l'invention dont l'équilibrage a été obtenu par retrait de matière au niveau de la première demi-coquille;
[0024] La figure 5 est une vue en perspective d'une pièce excentrique selon l'invention dont l'équilibrage a été obtenu par retrait et ajout de matière respectivement en première et deuxième demi-coquille. [0025] La figure 1 montre un vilebrequin 12 intégrant un système 1 1 de variation du taux de compression pour faire varier le taux de compression en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. Le système 1 1 permet ainsi de faire fonctionner un moteur thermique à un taux de compression élevé dans des conditions de faible charge afin d'améliorer son rendement. Dans des conditions de fonctionnement à fortes charges, le taux de compression peut être diminué afin d'éviter les à-coups. [0026] Plus précisément, le vilebrequin 12 d'axe X est destiné à être monté rotatif sur un carter du moteur par l'intermédiaire de paliers. Le vilebrequin 12 comporte une pluralité de manetons 13, et de tourillons 14, séparés par des bras 17 s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe X. Le vilebrequin 12 présente en outre une extrémité avant destinée à être liée en rotation avec une poulie 18. Un volant d'inertie (non représenté) est lié en rotation à l'extrémité arrière du vilebrequin 12.
[0027] Des pièces excentriques 21 sont montées de manière rotative sur les manetons 13 via une ouverture traversante 22 réalisée dans chaque pièce excentrique 21 . Comme cela est mieux visible sur la figure 3, chaque pièce excentrique 21 comporte également une portion centrale 30 de forme globalement annulaire d'orientation axiale et deux couronnes dentées 28 s'étendant radialement de part et d'autre de la portion centrale 30.
[0028] Comme cela est représenté sur la figure 2, un premier palier hydrodynamique 41 est situé entre une périphérie externe du maneton 13 du vilebrequin 12 et une périphérie interne 29 de la portion centrale 30 de la pièce excentrique 21 . Un deuxième palier hydrodynamique 44, excentré par rapport au premier palier 41 , est situé entre une périphérie interne d'une bielle 26 et une périphérie externe 25 de la portion centrale 30 de la pièce excentrique 21 excentré par rapport au premier palier 41 . En l'occurrence, la périphérie externe 25 est destinée à coopérer avec la périphérie d'une grande extrémité de la bielle 26, laquelle a sa petite extrémité liée en rotation avec un piston 27 du moteur. [0029] On définit une direction d'excentricité d comme étant la droite passant par un axe de rotation Rm de la pièce excentrique 21 sur le maneton 13 et un axe de rotation Rb de la bielle 26 sur la pièce excentrique 21 ainsi que, de préférence, par le plan médian de la pièce excentrique 21 normal aux axes Rm et Rb. On définit également un premier point Om correspondant à l'intersection entre l'axe de rotation Rm de la pièce excentrique 21 sur le maneton 13 (soit l'axe du premier palier 41 ) et la direction d'excentricité d. Un deuxième point Ob correspond à l'intersection entre l'axe de rotation Rb de la bielle 26 sur la pièce excentrique 21 (soit l'axe du deuxième palier 44) et la direction d'excentricité d.
[0030] Un plan A, normal à la direction d'excentricité d, passant par le premier point Om sépare la pièce excentrique 21 en une première demi-coquille 46 correspondante à une première zone d'excentricité incluant l'axe de rotation Rb de la bielle 26 sur la pièce excentrique 21 , et une deuxième demi-coquille 47 correspondante à une deuxième zone d'excentricité.
[0031 ] Afin de diminuer ou supprimer un déséquilibre naturel en harmonique du moteur à taux de compression variable, la pièce excentrique 21 est configurée de telle façon que son centre de gravité CG est positionné suivant la direction d'excentricité d dans la deuxième zone d'excentricité 47.
[0032] De préférence, le centre de gravité CG est positionné à une distance G mesurée à partir du premier point Om telle qu'elle vérifie la relation suivante: M_E*G=M_b_r*D
Avec :
M E étant la masse de l'excentrique,
M_b_r étant la masse rotative de la bielle,
D étant la distance d'excentricité entre le premier point Om et le deuxième point Ob, et G étant la distance entre le premier point Om et le centre de gravité CG.
[0033] Afin d'assurer un positionnement optimal de son centre de gravité, la pièce excentrique 21 comporte des évidements pour retirer de la masse et/ou des inserts pour ajouter de la masse et/ou une variation de masse volumique entre la première zone d'excentricité 46 et la deuxième zone d'excentricité 47. [0034] Comme cela est représenté sur la figure 4a, afin de réduire la masse en première demi-coquille 46, un ou plusieurs évidements 48 s'étendant de façon circonférentielle sont ménagés entre la périphérie interne et la périphérie externe des couronnes dentée 28 de la pièce excentrique 21 dans la première demi-coquille 46. Ces évidements 48, réalisés dans la paroi des couronnes dentées 28, présentent ainsi une forme de "haricot" et sont axialement borgnes.
[0035] Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 4b, une série de trous borgnes 49 sont ménagées entre la périphérie interne et la périphérie externe des couronnes dentées 28 de la pièce excentrique 21 . Les trous 49 de la série ayant un axe s'étendant parallèlement aux axes Rm et Rb pourront présenter un diamètre sensiblement identique et être situés suivant une même circonférence. En variante, les trous 49 pourront présenter des diamètres différents et être positionnés suivant des circonférences différentes. La forme des trous 49 dépend de l'application et en particulier de la configuration de la pièce excentrique 21 .
[0036] Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 4c, un ou plusieurs évidements 50 s'étendant de façon circonférentielle et suivant toute une largeur de la pièce excentrique 21 sont ménagés entre la périphérie interne et la périphérie externe des couronnes dentées 28 dans la première demi-coquille 46. Ces évidements 50, réalisés dans la paroi des couronnes dentées 28 présentent ainsi une forme de "haricot" traversant.
[0037] Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 4d, des trous 51 ayant un axe d'orientation radiale par rapport aux axes Rm et Rb et symétriques par rapport à la direction d'excentricité d sont réalisés dans la première demi-coquille 46. Ces trous 51 sont réalisés dans une paroi annulaire d'orientation axiale de la portion centrale 30. En fonction de l'application et du besoin d'équilibrage, ces trous 51 pourront être borgnes ou traversants.
[0038] Mis à part la création d'évidements sur toute la largeur de la première demi- coquille 46, il est possible de faire les mêmes suppressions de matière sur la deuxième demi-coquille 47 et remplir les vides par des inserts 52 ayant une masse volumique plus importante que la matière initiale de la pièce excentrique 21 , comme cela est représenté sur la figure 5.
[0039] La pièce excentrique 21 étant en acier d'une masse volumique de l'ordre de 7500 kg/m3, la deuxième demi-coquille 47 pourra comporter des inserts 52, par exemple vissés ou emmanchés à l'intérieur de trous ou taraudages 54 de forme correspondante, positionnés entre la périphérie interne et la périphérie externe des couronnes dentées 28 dans la deuxième demi-coquille 47.
[0040] Cela permet une augmentation de masse de la deuxième demi-coquille 47. Tous les inserts 52 à masse volumique supérieure sont envisageables, par exemple du platine d'une masse volumique d'environ 21450 kg/m3, de l'uranium d'une masse volumique d'environ 18700 kg/m3, du tungstène d'une masse volumique d'environ 19300 kg/m3.
[0041 ] Les pièces excentriques 21 pourront être des pièces monoblocs. Dans ce cas, le vilebrequin 12 est subdivisé en plusieurs parties afin de permettre le montage de l'ensemble. Alternativement, le vilebrequin 12 est monobloc, tandis que les pièces excentriques 21 sont formées de deux demi-coquilles 46, 47 montées autour de chaque maneton 13 comme cela est décrit précédemment.
[0042] Comme cela est représenté sur la figure 3, un dispositif de commande 31 permet de régler la position angulaire des pièces excentriques 21 . A cet effet, le dispositif de commande 31 comporte un arbre d'actionnement 32 et une cascade de pignons constituée par un pignon d'actionnement 33 monté sur l'arbre d'actionnement 32, et au moins un pignon intermédiaire 36 engrenant d'une part avec le pignon d'actionnement 33 et d'autre part avec une couronne dentée 28. Le pignon intermédiaire 36 est monté sur le bras 17 du côté d'un dispositif d'actionnement 57.
[0043] En fonctionnement et lorsque l'arbre d'actionnement 32 est fixe en rotation par rapport au bâti, le système présente une configuration de taux de compression fixe. En transitoire de taux, la position angulaire de la pièce excentrique 21 située du côté de la poulie 18 est pilotée par la position angulaire de l'arbre d'actionnement 32 pour ainsi transiter vers un nouveau point de taux de compression. A cet effet, l'arbre 32 pourra être actionné par exemple au moyen du dispositif d'actionnement 57, tel qu'un engrenage à roue et vis sans fin, ou tout autre moyen de déplacement de l'arbre adapté. [0044] Autrement dit, le déphasage des pièces excentriques, via le pilotage angulaire de l'arbre d'actionnement par rapport au bâti, fait varier la position angulaire de la pièce excentrique 21 , et la position de la hauteur HP du piston 27 (cf. figure 2) pendant les quatre temps du moteur et ainsi le taux de compression.
[0045] Un rapport de démultiplication entre le pignon d'actionnement 33 et la couronne dentée 28 d'excentrique est sensiblement égal à 0,5. Cela permet de garantir une rotation de la pièce excentrique 21 à demi-vitesse par rapport à la vitesse de rotation du vilebrequin 12.
[0046] En outre, à travers les tourillons 14 du vilebrequin 12, des arbres 58 et des pignons 59 dits de transfert transmettent la même cinématique de la pièce excentrique située du côté de l'arbre d'actionnement 32 de proche en proche sur toutes les autres pièces excentriques du vilebrequin 12. A cette fin, les pignons 59 montés sur les arbres 58 engrènent avec les couronnes dentées 28 des autres pièces excentriques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur thermique, notamment de véhicule automobile, comportant un système (1 1 ) de variation d'un taux de compression dudit moteur comprenant:
- un vilebrequin (12) comportant au moins un maneton (13) et au moins un bras (17), - au moins une pièce excentrique (21 ) montée rotative entre une bielle (26) et un maneton (13) dudit vilebrequin (12) et munie de deux couronnes dentées (28),
- un premier palier (41 ) entre une périphérie externe du maneton (13) dudit vilebrequin (12) et une périphérie interne (29) de ladite pièce excentrique (21 ),
- un deuxième palier (44) excentré par rapport audit premier palier (41 ), entre une périphérie interne de ladite bielle (26) et une périphérie externe (25) de ladite pièce excentrique (21 ),
- une direction d'excentricité (d) passant par un axe de rotation (Rm) de ladite pièce excentrique (21 ) sur ledit maneton (13) et un axe de rotation (Rb) de ladite bielle (26) sur ladite pièce excentrique (21 ),
- un premier point d'intersection (Om) entre ledit axe de rotation (Rm) de ladite pièce excentrique (21 ) sur ledit maneton (13) et ladite direction d'excentricité (d),
- un deuxième point d'intersection (Ob) entre ledit axe de rotation (Rb) de ladite bielle (26) sur ladite pièce excentrique (21 ) et ladite direction d'excentricité (d),
- un plan (A) normal à ladite direction d'excentricité (d) passant par ledit premier point (Om) et séparant ladite pièce excentrique (21 ) en une première demi-coquille (46) correspondante à une première zone d'excentricité incluant ledit axe de rotation (Rb) de ladite bielle (26) sur ladite pièce excentrique (21 ), et une deuxième demi-coquille (47) correspondante à une deuxième zone d'excentricité, caractérisé en ce que ladite pièce excentrique (21 ) est configurée de telle façon que son centre de gravité (CG) est positionné suivant ladite direction d'excentricité (d) dans ladite deuxième zone d'excentricité (47).
2. Moteur thermique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit centre de gravité (CG) est positionné à une distance (G) mesurée à partir dudit premier point (Om) telle qu'elle vérifie la relation suivante: M_E*G=M_b_r*D
Avec :
M E étant la masse de l'excentrique,
M_b_r étant la masse rotative de la bielle, et D étant la distance d'excentricité entre le premier point (Om) et le deuxième point (Ob), et
G étant la distance entre le premier point (Om) et le centre de gravité (CG).
3. Moteur thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce excentrique (21 ) comporte des évidements pour retirer de la masse et/ou des inserts pour ajouter de la masse et/ou une variation de masse volumique entre ladite première zone d'excentricité (46) et ladite deuxième zone d'excentricité (47).
4. Moteur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un évidement (48) s'étendant de façon circonférentielle est ménagé entre une périphérie interne et une périphérie externe d'au moins une couronne dentée (28) de ladite pièce excentrique (21 ) dans ladite première demi-coquille (46).
5. Moteur thermique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une série de trous borgnes (49) sont ménagées entre ladite périphérie interne et ladite périphérie externe d'au moins une couronne dentée (28) de ladite pièce excentrique (21 ).
6. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que au moins un évidement (50) s'étendant de façon circonférentielle et suivant toute une largeur de ladite pièce excentrique (21 ) est ménagé entre ladite périphérie interne et ladite périphérie externe desdites couronnes dentées (28) dans la première demi-coquille (46).
7. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que des trous (51 ) ayant un axe d'orientation radiale par rapport aux axes (Rm, Rb) de rotation de ladite pièce excentrique (21 ) et de ladite bielle (26) et symétriques par rapport à ladite direction d'excentricité (d) sont réalisés dans ladite première demi- coquille (46).
8. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que lesdits inserts (52) sont positionnés entre ladite périphérie interne et ladite périphérie externe desdites couronnes dentées (28) dans ladite deuxième demi- coquille (47).
9. Moteur thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits inserts (52) sont vissés ou emmanchés à l'intérieur de trou ou de taraudages (54) de forme correspondante.
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