WO2018002201A1 - Dispositif d'accouplement en rotation - Google Patents

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WO2018002201A1
WO2018002201A1 PCT/EP2017/066095 EP2017066095W WO2018002201A1 WO 2018002201 A1 WO2018002201 A1 WO 2018002201A1 EP 2017066095 W EP2017066095 W EP 2017066095W WO 2018002201 A1 WO2018002201 A1 WO 2018002201A1
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WO
WIPO (PCT)
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cylinder
piston
eccentric
crankshaft
coupling device
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/066095
Other languages
English (en)
Inventor
Giuseppe Léo PRIEUR
Nicolas Faure
Original Assignee
Altran Technologies - Altran
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Publication date
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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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D31/00—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution
    • F16D31/02—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution using pumps with pistons or plungers working in cylinders

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic coupling device between a first shaft and a second shaft coaxial with each other.
  • the device comprises a device forming a volumetric pump operating in a closed circuit, actuated by the relative rotation between a first element called first rotor and a second element called second rotor, in which the first rotor is rotatably connected to the first shaft and the second rotor. is integral in rotation of the second shaft.
  • the device further comprises a device for controlling the flow rate or the fluid pressure within said closed circuit, thereby realizing control of the flow resistance within the closed circuit, which controls the resistance to relative rotation between the first rotor and the second rotor, thereby providing control of the rotational torque transmitted between said first and second shafts.
  • the pump comprises a flywheel on a crankshaft, in which radial pistons are actuated by an eccentric mounted on another crankshaft.
  • the object of the invention is to propose a coupling device making it possible to limit the increase in size compared with known devices. It is also intended to ensure the transmission of torque between the two crankshafts.
  • At least one of the objectives is reached with a hydraulic coupling device between a first shaft and a second shaft coaxial with each other.
  • the device comprises a device forming a volumetric pump operating in a closed circuit, actuated by the relative rotation between a first element called first rotor and a second element called second rotor, in which the first rotor is rotatably connected to the first shaft and the second rotor. is integral in rotation of the second shaft.
  • Volumetric pump means a pump characterized by the proportionality between its flow rate and its rotation speed, regardless of the discharge pressure.
  • the device further comprises a device for adjusting the flow rate or the fluid pressure within said closed circuit, thus realizing a control of the flow resistance adjustment within the closed circuit, which controls the resistance to relative rotation between the first rotor and the second rotor, thereby providing control of the rotational torque transmitted between said first and second shafts.
  • the coupling device forming the hydraulic pump comprises at least one piston arranged radially around the axis of rotation of the trees.
  • the device comprises a plurality of pistons.
  • the first rotor includes an eccentric member extending in an axial direction parallel to the axis of rotation.
  • the eccentric element is attached to one end of the first shaft.
  • the second rotor includes a flywheel fixedly mounted and coaxially at one end of the second shaft, surrounding the eccentric member.
  • the steering wheel extends in a plane perpendicular to the axis of rotation. The steering wheel encloses the radial piston or pistons.
  • the eccentric element is a crank pin extending along an axis parallel to the axis of rotation of the shafts and is fixed at one end of the first shaft.
  • the device further comprises connecting rods so that each connecting rod is connected at a first end to the crankpin and at a second end to a piston.
  • the connecting rods connect the first rotor to the second rotor.
  • the eccentric element is a section of a shaft having a cylindrical circumference of variable diameter along its perimeter.
  • the eccentric has a cam-shaped profile and is coaxially disposed on an axial end of the first shaft.
  • the radial pistons then bear on the circumference of the eccentric element.
  • the eccentric element makes it possible to raise and lower the radial pistons in the steering wheel, and thus makes it possible to circulate the hydraulic fluid.
  • the device according to the invention makes it possible both to transmit torque and to rotationally couple two shafts.
  • the device can for example provide the clutch function between a motor shaft and a receiving shaft.
  • the device according to the invention also makes it possible to couple two motor shafts, for example two crankshafts of two separate engines or two crankshafts of the same engine.
  • a coupling device arranged and configured to couple in rotation a first half-crankshaft and a second half-crankshaft comprising the features set out below.
  • half-crankshaft is meant a crankshaft for engine intended to be coupled by mechanical engagement with another crankshaft of the same engine or another engine.
  • the coupling device makes it possible to uncouple the half-crankshafts, deactivating part of the engine in order to reduce both fuel consumption, pollutant gas emissions and mechanical friction when the engine is subjected to a low load on the driver. It also makes it possible to connect two crankshafts to set in motion an inactive motor so that the two crankshafts rotate at the same speed of rotation, and thus obtain a larger displacement engine thanks to the combination of the two engines.
  • the coupling device is placed between a journal of the first half-crankshaft and a crankpin of the second half-crankshaft, the coupling device being both connected to said journal and said crankpin to drive in rotation the two half-crankshafts.
  • the coupling device on the one hand fits into said crankpin, to form a crankshaft elbow, and on the other hand forms a bearing for said trunnion.
  • the coupling device comprises a radially eccentric element rotatably integral with the first half-crankshaft.
  • eccentric is meant a section of a shaft having a cylindrical circumference of variable diameter along its perimeter.
  • the eccentric has a cam-shaped profile and is arranged coaxially on an axial end of the first half-crankshaft, the axial end of the first crankshaft facing the second half-crankshaft.
  • the eccentric element is mounted on the axial end of the first half-crankshaft.
  • the axial end of the first half-crankshaft is a trunnion; the eccentric element is then mounted on the axial face of the trunnion.
  • the coupling device comprises a flywheel integral in rotation with the second half-crankshaft and arranged coaxially around the element eccentric.
  • Said flywheel comprises one or more coupling groups each including at least a first cylinder, said working and a second cylinder, said working, which are arranged substantially radially about the axis of rotation of the half-crankshaft.
  • the working cylinders for the same coupling group, communicate with each other by a sealed circuit containing a hydraulic fluid.
  • the fluid can be considered as incompressible.
  • the fluid circulates between the working cylinders by a hydraulic conduit. The circuit formed is thus closed.
  • the working rolls and the conduits are arranged in the steering wheel of the coupling device.
  • the cylinders form bores opening towards the eccentric element.
  • the working rolls each comprise a movable piston, which is arranged to be spaced radially relative to the axis of rotation by pressing against the eccentric when the first half-crankshaft and the second half-crankshaft have a relative rotational movement. relative to each other.
  • the movement of the piston on the eccentric allows to compress and relax successively and alternately the fluid in the associated cylinder.
  • each working cylinder contains a spring with elastic return which forces the piston bearing against the profile of the eccentric.
  • the second half-crankshaft is constantly active during operation of the engine. At low loads by the driver, only the second half crankshaft is active.
  • the flywheel driven in rotation by the second half-crankshaft, is rotatably mounted on the journal of the first half-crankshaft which is adjacent to the second half-crankshaft.
  • each piston slides in its cylinder according to the profile of the eccentric, that is to say as a function of the residual distance between the radius of the eccentric and the inner surface of the circular bore of the flywheel, in the radial direction of said piston.
  • the eccentric has at least one radially increasing profile, said rising profile, and at least one radially decreasing profile, said descending, which are arranged successively and alternately on the periphery of the eccentric.
  • rising profile of the eccentric element is meant an increase in the radius of the element eccentric along its perimeter.
  • descending profile of the eccentric element is meant a decrease in the radius of the eccentric element along its perimeter.
  • said decreasing profile allows the downward movement of said downward piston
  • Said flywheel further comprises at least one device for adjusting a passage section of said hydraulic circuit between said first and second cylinders, which is controlled to selectively achieve:
  • the steering wheel carries, for each working piston, a holding finger that can be moved between:
  • the form accident is a throat.
  • the groove and retaining finger assembly makes it possible to hold the working pistons in the steering wheel, and thus prevent them from hitting the eccentric unnecessarily when the first half-crankshaft is inactive.
  • the steering wheel comprises, for one or more coupling groups (and preferably all), a or a plurality of so-called reserve cylinders which comprise an elastic enclosure communicating with the hydraulic circuit of said group, so as to be able, automatically or selectively to maintain in said hydraulic circuit a sufficient pressure.
  • the reserve cylinders also make it possible to keep a reserve of fluid to compensate, for example, for possible leaks.
  • each reserve cylinder can admit hydraulic fluid coming simultaneously from a first and a second cylinder of the same group, thus allowing simultaneous raising of said first and second pistons.
  • the rise of the pistons avoids the friction of the latter on the profile of the eccentric when the engine operates with a single crankshaft.
  • the at least one reserve cylinder is closed at one end and contains a movable piston resiliently bearing on said closed end.
  • all the reserve cylinders are closed.
  • the movable piston is a plate provided with a sealing segment.
  • the movable piston is preferably supported by means of a helical compression spring.
  • each coupling group comprises exactly one reserve cylinder and two working cylinders.
  • the adjusting device comprises, for one or more work rolls :
  • a shutter ring fixed to the steering wheel and which comprises an opening for communication between the cylinder and the hydraulic circuit of the coupling unit
  • a movable shutter rod having a contact surface, forming a range capable of coming into complete sealed contact with said opening of communication of the ring, cooperating with the opening of the sealing ring to, according to its position, open or close more or less said opening and thus determine the braking section; that is, the braking section is formed by the passage section between said ring communication aperture and the rod contact surface, and the value of this braking / passing section is set by the position of said movable shutter rod relative to the communication opening of the ring,
  • an adjusting device for each working cylinder.
  • the adjusting screw is rotated to move in translation the shutter rod relative to the opening of said sealing ring, and thus adjust said passage section.
  • the adjusting screw is linked to the flywheel by a helical connection of the screw-nut type.
  • the adjustment device makes it possible to control the flow rate of the fluid and in particular to propose an output flow rate lower than the intake flow rate providing a non-return function. It controls the sliding speed of the piston in its cylinder, and thus increase the force of the pistons on the eccentric to rotate the first half-crankshaft.
  • the adjusting screw carries the shutter rod by a movable connection in translation under the effect of the circulation of the fluid, between:
  • the opening of the sealing ring has a flaring shape (for example conical) towards the working piston
  • the adjustment screw is on the outside of the cylinder
  • the sealing rod passes through said opening and has on the piston side an enlarged end bearing the contact surface (for example a portion of sphere or cone) which cooperates with the flared shape of the opening of the sealing ring .
  • This embodiment of the adjustment device has the additional advantage of being compact.
  • the closure ring is mounted freely in one end of the working roll, and is held there by an elastic return member of a stiffness, and in particular prestressing, determined to allow, beyond a pressure determined in the cylinder, a displacement of said ring towards the outside of the cylinder so as to release an additional leakage section.
  • the ring is fitted into the cylinder at one end opening into a conduit connecting another cylinder.
  • the elastic return element is for example a leaf spring traversed by the rod. An additional leakage section may be released around said ring.
  • the adjusting screw is disposed radially on the periphery of the steering wheel
  • the coupling device comprises at least one rotating motion element which surrounds the flywheel and is arranged to translate in a direction parallel to the axis. of the steering wheel.
  • the operating element has at least one shape cooperating with at least one crank pin or lug protruding from said adjusting screw, for screwing or unscrewing said adjustment screw according to said translation.
  • the operating element can be rotated to adjust its angular position.
  • the maneuver element is a fork.
  • the operating element comprises a ring which has on its outer circumference:
  • At least one thread portion (for example helical in a screw-nut mechanism) which cooperates with the engine block to transform said rotation in axial translation, thereby performing the operation of adjustment screws.
  • the crown allows to operate all the screws simultaneously.
  • the pinion can be replaced by a worm and the thread portion has a helical thread portion so as to achieve a screw-nut mechanism.
  • the coupling device further comprises an arranged clutching device.
  • the interconnection device comprises firstly, one or more locks movable in translation and fixed in rotation relative to the flywheel, which are arranged to cooperate with accidents of complementary shape carried by an axial face of the eccentric.
  • locks and accidents of complementary shape are teeth.
  • the interconnection device comprises one or more control pins that cooperate with a movable member in translation to control the dog clutch or clutch under the effect of the translation of said operating element. The interconnection device makes it possible to secure the transmission of torque between the two half-crankshafts.
  • the operating element of the interconnection device is the same as that for the adjusting screws and / or that of the control device of the holding device, or possibly another which is independent of it.
  • the operating element is the crown.
  • the interconnection device comprises one or more arms which carry the control pins and control the holding fingers of the working pistons.
  • a motor, or vehicle comprising such a motor, comprising at least a first and a second half-crankshaft coupled by a coupling according to the characteristics described above.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a hydraulic coupling device according to the invention
  • FIG. 2 shows a block diagram of a hydraulic coupling device according to one embodiment
  • FIG. 3 shows a low engine view in section and comprising a coupling device disposed between two half-crankshafts;
  • FIG. 4 is an exploded view of an embodiment of the coupling device, located between two half-crankshafts, comprising a clutching device, a flywheel, an eccentric and working pistons arranged radially around the eccentric; ;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view, showing a part of the elements of the coupling device comprising, according to one embodiment, three coupling groups disposed in a steering wheel, said flywheel surrounding an eccentric triangular shape;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view, showing a part of the elements of the coupling device comprising, according to one embodiment, three coupling groups disposed in a steering wheel, said flywheel surrounding an eccentric ovoid shape;
  • FIGS. 7a and 7b schematically represent a coupling group comprising working pistons arranged in their cylinder and a reserve cylinder during a transient phase of operation of the device (FIG. 7a) and during a phase of inactivity of the device.
  • device Figure 7b
  • FIGS. 8a, 8b and 9 show a device for adjusting a fluid passage section in operation during a transient phase of delivery of the fluid out of the working cylinder (FIG. 8a), during a transient phase of FIG.
  • FIG. 10 is in accordance with Figures 8a, 8b and 9, and show in particular an overpressure phase prevailing in the working cylinder during a locking phase of the passage section in accordance with Figure 9;
  • FIGS. 1a, 1a and 1a illustrate the locking of the working pistons by a holding device according to one embodiment
  • FIGS. 11b, 11b 'and 11b are figures in accordance with FIGS. 1a, 11a and 11a and illustrate the holding device in an intermediate position;
  • FIG. 12 is a table describing the state of the main elements of the coupling device during a transitional phase of mechanical engagement between two half-crankshafts;
  • FIG. 13 is a table, similar to FIG. 12, describing the state of the main elements of the coupling device during a transitional phase of mechanical disengagement between two half-crankshafts.
  • the device comprises a device forming a volumetric pump operating in a closed circuit, actuated by the relative rotation between a first element called first rotor and a second element called second rotor, in which the first rotor is rotatably connected to the first shaft and the second rotor. is integral in rotation of the second shaft.
  • first rotor is the body of the pump and the second rotor is the actuating shaft of the pump.
  • the device further comprises a device for adjusting the flow rate 50 or the fluid pressure within said closed circuit, thereby realizing a control of the flow resistance adjustment within the closed circuit, which controls the resistance to relative rotation between the first rotor and the second rotor, thereby providing control of the rotational torque transmitted between said first and second shafts.
  • the flow control device is integral with the body of the pump.
  • the coupling device comprises an operating element 70 for actuating the flow control device 50.
  • the device according to the invention makes it possible to couple two shafts together.
  • the device allows to gradually couple the two shafts until the two shafts are integral in rotation. According to an example of a first embodiment, as illustrated in FIG.
  • the eccentric element comprises a crankpin 111 extending along an axis parallel to the axis of rotation of the shafts and which is fixed at one end of the first 112.
  • the device further comprises a connecting rod 321 connected to the crankpin 111 by a first end, and a radial piston 32 of the hydraulic pump by a second end.
  • the connecting rod 321 thus connects the first rotor to the second rotor.
  • the coupling device forming the hydraulic pump comprises a piston 32 arranged radially around the axis of rotation of the shafts 10, 20.
  • the first rotor comprises an element eccentric 11 extending in an axial direction parallel to the axis of rotation and forms a cam vis-à-vis the radial piston 32 of the pump.
  • the eccentric element is fixed to one end of the first shaft 10.
  • the second rotor comprises a flywheel 21 mounted fixedly and coaxially at one end of the second shaft, surrounding the eccentric element 11.
  • the flywheel 21 extends in a plane perpendicular to the axis of rotation.
  • the steering wheel encloses the radial piston 32 in a cylinder 31.
  • Figures 3 and 4 show internal parts constituting an internal combustion engine, the engine comprising four piston-cylinder systems distributed in a longitudinal direction.
  • the engine comprises a first half-crankshaft 10 and a second half-crankshaft 20 arranged coaxially with the first half-crankshaft 10 along the axis of rotation 5 of the crankshafts 10, 20.
  • the first half-crankshaft 10 comprises trunnions T1, T2 and T3 and pinions M1 and M2.
  • the second half-crankshaft 20 comprises T4 and T5 journals and crank pins M3 and M4.
  • crank pins M 1, M 2, M 3 and M 4 are intended to be respectively surrounded by the legs of the connecting rods B1, B2, B3 and B4 (the bearings are not shown to simplify the drawings). in a manner known to those skilled in the art.
  • the trunnions T1, T2, T4 and T5 are arranged on bearings in a manner known to those skilled in the art.
  • a device for coupling the crankshafts 10, 20 is arranged between the trunnion T3 of the first half-crankshaft 10 and the crankpin M3 of the second half-crankshaft 20.
  • the device of FIG. coupling has the shape of a flywheel 21 arranged coaxially with the crankshafts 10, 20.
  • the flywheel 21 has a disk 22 comprising one or more coupling groups of the crankshafts which are described below.
  • the flywheel 21 is bored at its center to surround the trunnion T3.
  • the steering wheel comprises a base T3 'projecting from the axial face facing the first half-crankshaft.
  • the base T3 ' has the shape of a tube so that its inner surface and its outer surface are circular cylindrical.
  • the base T3 ' carries both a bearing for the T3 journal and a journal for the P3 bearing.
  • the flywheel 21 comprises, on an axial face facing the second half-crankshaft and eccentrically radially relative to the axis of rotation 5, a circular stud 23 projecting from the disc 22 along an axis parallel to the axis of rotation 5.
  • the stud 23 is, in operation, arranged in a countersink 24 which is formed in the crankpin M3 of the second half-crankshaft 20.
  • the stud 23 makes it possible to drive the coupling device in rotation when the second half-crankshaft 20 is in rotation.
  • the coupling device serves as a crankpin or half-pin M3 for the connecting rod B3.
  • the arrangement of the coupling device in particular thanks to the base T3 'and to the stud 23 makes it possible to propose a compact device.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate an embodiment for a so-called “four-cylinder” engine, but the coupling device is compatible with a motor unit comprising any number of cylinders, and according to any of the known engine architectures, by example in "V” or online.
  • the coupling device comprises a radially eccentric element 11 integral in rotation with the first half-crankshaft 10.
  • the eccentric element 11 is located at the axial end. of the half-crankshaft 10 facing the second half-crankshaft 20.
  • the eccentric element 11 is arranged, in use, in the bore of the disc 22.
  • the disc 22 of the coupling device comprises coupling groups 30.
  • the coupling groups make it possible to synchronize the respective speeds of rotation of the crankshafts.
  • Figures 5 and 6 illustrate a particular embodiment comprising three coupling groups.
  • Each coupling group comprises working pistons 32 respectively arranged in working cylinders 31.
  • each coupling group 30 includes a first cylinder, called a working cylinder 31a and a second cylinder, called a working cylinder 31b. radially in the disk and around the axis of rotation common to the eccentric 11 and the disk 22.
  • the working cylinders 31a and 31b communicate with each other by a hydraulic duct 39 substantially sealed and closed containing a hydraulic fluid (which can be considered as incompressible), for example engine oil.
  • the hydraulic circuit is for example supplied with oil through the crankshaft 20 bearings. In nominal operation, a leakage flow can still occur. The way to fix it is described later.
  • the working cylinders 31a and 31b respectively enclose a movable piston 32a and 32b, which are arranged to be spaced radially (relative to the axis of rotation) by bearing against the eccentric 11 when the first half-crankshaft 10 and the second half-crankshaft 20 have a rotational movement relative to each other.
  • Each working piston 32a and 32b makes it possible to vary the volume of fluid contained in the cylinders 31a and 31b and to circulate the hydraulic fluid in the hydraulic conduit 39 during the movements of said pistons with respect to the eccentric 11, thereby forming a circuit sealed hydraulic hydraulics.
  • the eccentric has a cylindrical profile of variable radius.
  • the eccentric 11 has a profile in the form of a triangle, that is to say presenting three vertices.
  • the eccentric 11 has an ovoid profile with two opposite peaks.
  • the working pistons 32 which are arranged in the steering wheel 21 in rotation in the clockwise direction by the half-crankshaft 20, comes into contact with the eccentric 11 rotating at a very low or no rotation speed.
  • Each working piston will then rise and fall depending on the radius of the eccentric seen by said piston during the rotation of the steering wheel relative to the eccentric.
  • at least a first portion of the profile is a radially increasing profile, said rising profile, and at least a second portion of the profile is a radially decreasing profile, said falling profile, which are arranged successively and alternately on the periphery of the eccentric .
  • the eccentric 11 having a triangle-shaped profile comprises three rising profiles 11c and three descending profiles 11d delimited by marks traced on the circumference of the eccentric.
  • the eccentric 11 having an ovoid profile comprises two rising profiles 11c and two descending profiles 11d.
  • the angular difference of the working rolls is chosen as a function of the eccentric profile, that is to say the number of vertices, so that, for the same coupling group, the first piston is rising while the second piston is descending and thus realize the circulation of the fluid.
  • FIG. 7a schematically shows the operation of a coupling unit 30 in cooperation with an eccentric rotating in a counterclockwise direction.
  • the working pistons are shown in parallel and the rising 11c and descending 11d profiles are represented by oblique segments to simplify the drawing.
  • the working pistons 32a and 32b are arranged so that:
  • each working cylinder 31 encloses a spring with elastic return to push the associated working piston 32 towards the eccentric 11.
  • the disc 22 further comprises, for each coupling group, a so-called reserve cylinder 35 which comprises an elastic enclosure communicating with the hydraulic conduit 39 of said group 30, so as to be able to , automatically maintain a sufficient pressure in said hydraulic circuit.
  • each reserve cylinder 35 of the same group 30 contains hydraulic fluid to compensate for possible losses such as hydraulic fluid leaks.
  • Each reserve cylinder 35 is closed at one end and open to the hydraulic conduit 39.
  • the reserve cylinder 35 contains a movable piston resiliently bearing on said closed end.
  • the movable piston of the reserve cylinder is formed by a plate 36 provided with a sealing segment.
  • the plate 36 bears against the closed end by means of a resilient return spring 37.
  • the plate is provided to translate along the axis of the reserve cylinder. In the event of a leak in the hydraulic circuit, the reserve of fluid contained in the reserve cylinder decreases so that the plate 36 translates radially towards the outside of the disk 22.
  • the reserve cylinders 35 make it possible to admit the hydraulic fluid coming simultaneously from the first cylinder 31a and from the second cylinder 31b of the same coupling group 30 in the reserve cylinder. 35, thus allowing simultaneous raising of said first and second pistons 32a and 32b.
  • the plate 36 compresses the spring 37 due to the admission of fluid from the cylinders 31a and 31b.
  • the raising of the working pistons makes it possible to avoid that they strike the eccentric unnecessarily when only one half-crankshaft is used.
  • the working pistons 32a and 32b comprise a groove 34.
  • Each groove is provided to cooperate by mechanical engagement with a retaining finger to retain said piston in the up position so that the ends of the pistons work facing the eccentric can no longer touch the eccentric.
  • the retaining finger which is further described below, can be moved from the groove so that it leaves the associated working piston free in translation in its cylinder.
  • the coupling device comprises at least one device for adjusting a passage section of said hydraulic circuit between the first cylinder and the second cylinder.
  • an adjusting device 50 is provided for each work roll 31a, 31b.
  • the adjustment device is controlled to selectively make an opening of said passage section, allowing the passage of fluid from the first cylinder 31a to the second cylinder 31b and vice versa, a partial or total closure of said passage section, forming a so-called braking section which brakes or blocks said passage of the fluid, and consequently the displacement of the upward piston, which then opposes the rotation of the increasing profile 11c, thus producing a braking or a blocking of the rotation of the eccentric with respect to the wheel.
  • the adjustment device 50 of a passage section between a cylinder and a duct comprises, for each working roll 32a, 32b, a closure ring 51 intended to cooperate with a movable shutter rod 52.
  • the sealing ring 51 has the shape of a ring inserted into the working cylinder.
  • the closure ring 51 has an inner surface having a frustoconical profile whose diameter decreases in the radial direction, away from the axis of rotation.
  • the inner surface of the ring forms a communication opening 513 between the cylinder 31a, 31b and the remainder of the hydraulic circuit of the coupling unit.
  • the movable shutter rod 52 has a contact surface 53 which forms a bearing capable of coming into complete sealed contact with said communication opening, and which cooperates with the opening of the ring shutter to open or close said opening 513 and thereby determine the braking section.
  • the value of the braking section is determined by the position of the contact surface 53 of the shutter rod with respect to the communication aperture 513.
  • the contact surface 53 of the shutter rod 52 is intended to take bearing against the frustoconical profile of the sealing ring 51.
  • the contact surface 53 is spherical.
  • the diameter of the sphere is chosen to be greater than the minimum diameter of the frustoconical profile of the sealing ring.
  • the adjusting device 50 comprises a set screw 56 arranged to act on the position of the sealing rod 52 and thus act on the fluid passage section.
  • the adjusting screw 56 is screwed radially into the disc 22.
  • the sealing rod 52 is mounted coaxially with the adjusting screw 56 via a non-through bore formed in said screw.
  • the adjusting screw 56 carries the shutter rod 52 by a movable connection in translation under the effect of the circulation of the fluid.
  • the shutter rod 52 bears against the adjusting screw 56.
  • a cage 59 attached to the sealing ring 51, the cage 59 comprising openings 60 for passing the fluid.
  • the cage 59 serves to retain the shutter rod 52 in the case where it is not retained in translation.
  • the shutter rod is fixed to the adjusting screw.
  • the adjusting screw 56 is rotated to move the shutter rod 52 in translation relative to the opening of said shutter ring 51, and thus adjust said passage section.
  • FIGS. 8a, 8b, 9 and 10 the operation of the adjustment device of the passage section for each working cylinder is described. Referring to Figures 8a and 8b, it is described the beginning of the transitional phase of the coupling of crankshafts.
  • FIG. 8a illustrates a position of the sealing rod 52 abutting against the bore of the adjusting screw 56, determined by the position of the adjusting screw, in which the position of the sealing rod 52 vis-à-vis -vis the shutter ring 51 determines a first fluid passage section, called braking.
  • FIG. 8b illustrates an unobstructed position of the screw 56 in which the position of the shut-off rod 52 with respect to the shut-off ring 51 determines a second, larger, so-called inlet flow passage section. that the first section of passage because further away from the frustoconical wall.
  • the adjustment device makes it possible to produce a valve with two positions which allows, for the same adjustment of the adjusting screw:
  • the shutter rod 52 By controlling the adjusting screw 56 in rotation to move it so as to deviate radially from the axis of rotation, the shutter rod 52 also translates so as to deviate radially from the axis of rotation so that that the contact surface 53 approaches the frustoconical wall of the communication opening 513 of the sealing ring 51, and thus reduce the passage section.
  • the adjusting screw 56 With reference to FIG. 9, the adjusting screw 56 is sufficiently raised so that a clearance appears between the end of the sealing rod and the bottom of the bore 57.
  • the contact surface 53 is then in contact with the frustoconical wall of the sealing ring 51 so as to close the passage section.
  • the circle 54 highlights the area of the shutter rod in contact with the shutter ring 51.
  • the shut-off ring 51 is free-fitted in one end of the working roll, and is held there by an elastic return element 62, for example a leaf spring traversed by the rod, of a stiffness determined to allow, beyond a determined pressure in the cylinder, a displacement of said ring towards the outside of the cylinder so as to release an additional leakage section around said ring.
  • the shutter rod 52 being stopped in translation by the adjusting screw 56, the lifting of the sealing ring 51 causes the frustoconical wall to move away from the contact surface 53, and thus re-opens the section passage between the shutter rod 52 and the shutter ring 51.
  • the fluid can also escape along the outer surface of the sealing ring.
  • the coupling device comprises at least one operating element which surrounds the steering wheel and is arranged to translate in a direction parallel to the axis of the steering wheel.
  • the operating element has at least one shape cooperating with at least one crank pin 58 (FIGS. 8a, 8b, 9 and 10) protruding from said adjusting screw and extending in the radial direction, for screwing or unscrewing said adjustment screw according to said translation.
  • the operating element comprises a ring gear 70.
  • the ring has on its outer circumference: o on the one hand at least a portion of straight teeth which cooperates with a pinion (or for example a screw without end) to change the angular position of the crown, and
  • the ring has, on its inner circumference, for example a shape of "U" groove extending radially towards the axis of rotation.
  • One of the sides of the groove may be completed or replaced by axial elastic return means which replace one of the walls of the groove, for example a spring leaf.
  • the groove is provided to receive the crank pins adjustment screws.
  • the crank pins 58 rotate at the same angular speed as the steering wheel.
  • the crank pins slide in the groove of the crown in a circular path.
  • a first side of the groove pushes the crank pins. Because of the threading, the action on the crank pins causes the rotation of the adjusting screws.
  • the coupling device further comprises a jaw clutch device 80 arranged to make a coupling by mechanical engagement of the two half-crankshafts.
  • the interconnection device is disposed coaxially with the flywheel 21 and faces the half-crankshaft 20.
  • the interconnection device 80 comprises three arms 82 arranged radially and angularly distributed equidistantly. Each arm 82 has a curved end 84 adapted to fit in an axial groove formed on the outer circumference of the flywheel 21.
  • the interconnection device comprises at its center teeth 81 arranged to cooperate with teeth 14 carried by the axial face of the eccentric 11 of the half-crankshaft 10.
  • the clutch is coupled by engagement with the eccentric, the support of the curved ends in the respective axial grooves makes it possible to transmit the mechanical torque between the two half-crankshafts, this arrangement also makes it possible to drive the two half-crankshafts in rotation.
  • the coupling device has the advantage of being compact and ensuring the transmission of torque between the two half-crankshafts.
  • the interconnection device is integral in rotation relative to the flywheel 21.
  • the interconnection device is provided to translate along the axis of rotation 5, by sliding the curved ends 84 of the arms 82 in the respective axial grooves.
  • the interconnection device further comprises a cylindrical base protruding towards the steering wheel and coaxial with the steering wheel, which is designed to slide in a cylindrical bore arranged in the steering wheel. The base makes it possible to guide the translation of the interconnection device with respect to the steering wheel.
  • each arm 82 carries a control pin 83 which extends in a radial direction and protrudes from the curved end 84 of the arm 82.
  • the control pins 83 cooperate with a maneuver element movable in translation to control the interconnection under the effect of the translation of said element of maneuver.
  • the operating element of the clutch is the same as the operating element of the adjusting screws.
  • the actuating element of the clutch is the ring 70.
  • the ring 70 acts both on the crankpins
  • the control pins 83 are in the form of a cylindrical rod.
  • the lugs may be of polygonal shape, for example rectangular.
  • the ring 70 is provided to press against the control pins 83 during its translation to engage, or to close the passage sections of the hydraulic circuits, so connect the two half-crankshafts 10, 20.
  • the clutch passesage of a four-cylinder engine to a two-cylinder engine
  • the clutching device 80 returns to its initial position by an elastic return element.
  • each arm 82 of the interconnection device is connected to a holding finger 75 by means of a lever 72 to control the movement of said finger 75 out of the groove 34.
  • each holding pin 75 is pivotally connected to the flywheel about a pivot axis 73 extending in a direction substantially perpendicular to the axis of rotation of the crankshafts.
  • the lever assembly 72 and holding finger 75 at the end of the lever is disposed along an axial face of the flywheel facing the half-crankshaft 20, the lever 72 being disposed at any time between an arm of the device.
  • each arm 82 bears at a point 74 against a face of the lever 72 at a non-zero distance from the pivot axis 73 and opposite the holding finger with respect to the pivot axis. 73 so as to cause the pivoting of the lever 72 and thus the withdrawal of the holding finger 75 out of the groove 34.
  • each holding lever 72 is extended in the direction of, and up to the crown 70, of so that extension forms an actuating finger 71.
  • the actuating finger 71 extends along an axial face of the flywheel 21 facing the second half-crankshaft 20.
  • the actuating finger 71 is intended to be actuated by the ring 70 during the decrabotage (passage of a so-called "four-cylinder” engine to a so-called "two-cylinder” engine).
  • an outer edge of the crown presses each actuating finger 71 to pivot the lever 72 in a direction of rotation opposite to the previous direction to insert the holding fingers 75 into the respective grooves 34.
  • FIGs. 1a, 11a, 11a, 11b, 11b, 11b, 11c, 11c and 11c there is described below the disengagement of the holding fingers 75 from the respective grooves 34 of the working pistons 32a, 32b and the coupling by mechanical engagement of the clutch device 80 on the eccentric 11.
  • a single holding lever comprising a holding finger and a finger actuation.
  • the holding finger 75 is inserted into the groove 34 of the associated working piston 32 to hold it in position.
  • the crown 70 is applied against the actuating finger 71 of the lever 72 to constrain the holding finger 75 to remain in the groove 34 by the effect of the lever arm.
  • the lever 72 extends in a substantially inclined direction, that is to say a direction forming a non-zero angle with respect to the vertical.
  • the interconnection device 80 is then pushed towards the half-crankshaft 20 so that the teeth 81 of the clutch device 80 are then distant from the teeth of the eccentric 11 ( Figure l ia ").
  • the ring gear 70 is actuated so that it is translated axially along the outer circumference of the flywheel 21 to actuate the adjustment screws
  • the ring 70 releases the support on the actuating finger 71 which causes a slight pivoting in the direction of unlocking the holding finger 75 out of the groove
  • the lever 72 extends in a substantially vertical direction and allows the holding finger to exit the throat associated, and thus allows the working piston to be able to translate in the working cylinder. In this intermediate position, the interconnection device is not actuated in translation.
  • FIG. 12 is a table synthetically stating the coupling by mechanical engagement, and in particular the transient phase of operation, of the two half-crankshafts (passage of a so-called “two-cylinder” engine towards a so-called “four-cylinder” engine).
  • the engine is designed to operate with two piston pistons (ie half the engine displacement) through a single half-crankshaft, in this case the half-crankshaft 20 with reference to Figures 3 and 4.
  • the half-crankshaft 20 is rotated about the axis 5 through the journals T5, T4 and T3 '.
  • the trunnion T3 ' has the particularity to rotate inside a bearing like the other trunnions and also around the trunnion T3 of the crankshaft 10.
  • the half-crankshaft 10 is this inactive moment and has a zero rotation speed or at least much lower than that of the half-crankshaft 20.
  • the half-crankshaft 20 actuates in rotation the flywheel 21 by means of the stud rotatably mounted in the crankpin M3 of the half-crank shaft 20.
  • the steering wheel is also rotated relative to the crown, which is fixed relative to the frame.
  • the ring keeps the working pistons in the high position by means of the respective holding fingers, themselves maintained by the action of the crown on the holding lever.
  • the crown also holds the adjusting screws in position low so that the passage of the fluid is possible.
  • the interconnection device is in turn in the rest position, that is to say disengaged from the eccentric.
  • the engine control commands the mechanical engagement of the half-crankshaft.
  • the crown is translated slightly to unlock the working pistons.
  • T1 begins the synchronization of the rotational speeds of the half-crankshafts.
  • the working pistons are then pushed towards the eccentric of the first half-crankshaft both by the associated coupling springs and by the hydraulic fluid which was, the previous instant, kept under pressure in a cylinder reserve.
  • the working pistons, at the instant T1 are all descendants so that they strike the eccentric.
  • the shutter rods translate downwardly and rest on the retaining cages to allow fluid admission into the work rolls (Figure 8b).
  • each end of a working piston is in contact successively with a rising and falling profile ( Figure 7a).
  • said piston is pushed into its working cylinder compressing the coupling spring and expelling the fluid contained in the working cylinder to the hydraulic conduit by the intermediate of the opening formed between the sealing ring and the shutter rod pushed into the bore of the adjusting screw.
  • the fluid is returned to the hydraulic conduit connecting the two working rolls and to the working cylinder accommodating the down working piston. This transfer of fluid between the working rolls continues with each passage of a rising and falling profile of the eccentric.
  • the ring is translated axially and actuate all the adjustment screws in the direction of unscrewing, that is to say to raise each screw so that the contact surface of the closure rod approaches the frustoconical wall of the sealing ring, reducing the opening of passage of the fluid during the expulsion of the fluid out of the working cylinder.
  • the fluid has, as the ascending of the adjusting screw, a decreasing section reducing the amount of fluid that can come out of the cylinder when the piston is up, thus forming a non-return effect.
  • the fluid can enter the cylinder as easily as time Tl since the sealing rod is mounted free in translation in the bore of the adjusting screw.
  • the working pistons increasingly resist each ascent, that is to say, each passage of a rising profile of the eccentric.
  • the working pistons which are descending pistons suck one last time of the fluid before being stopped because the rising pistons have canceled the difference in speed of rotation between the eccentric and the flywheel and that the fluid contained in said cylinder is prisoner because of the beginning of raising of the pistons and thus the closing of the passage section as for the upstream pistons.
  • time Tf all the working pistons are locked on the profile of the eccentric, the contact surfaces of the shutter rods are pressed against the sealing rings.
  • the interconnection device is engaged.
  • the motor can then operate with both connected half-crankshafts.
  • the shutter ring inserted in said cylinder lifts to release an additional leakage section.
  • the fluid can then escape between the shutter rod and the shutter ring, and also between the outer surface of the sealing ring and the working cylinder.
  • a keying device between the two half-crankshafts.
  • FIG. 13 is a table synthetically stating the uncoupling of the two half-crankshafts (passage from a so-called “four-cylinder” engine to a so-called “two-cylinder” engine).
  • the engine control commands the mechanical disengagement of the half-crankshafts.
  • the crown is translated slightly to release the interconnection device which returns to the initial position, that is to say declutched, by elastic return means.
  • the adjusting screws go down (that is to say are screwed into the flywheel) so that the shutter rods descend against the retaining cages also to allow the fluid to circulate in the hydraulic circuits of each coupling group.
  • the working pistons move up and down as previously described.
  • the adjustment screws go down to the down position at the time Tn.
  • the crown presses against the holding levers by means of the actuating fingers to insert the respective holding fingers in the grooves of the working pistons.
  • the uncoupling of the first half-crankshaft makes it possible to limit or even eliminate the friction of the pistons of the disengaged half-crankshaft and thus makes it possible to limit both the fuel consumption and the emission of pollutant gases when the engine is only slightly stressed by the driver.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif hydraulique d'accouplement entre un premier arbre (10) et un deuxième arbre (20) coaxiaux entre eux. Le dispositif comprend un dispositif formant une pompe volumétrique fonctionnant en circuit fermé, actionnée par la rotation relative entre un premier rotor (11) solidaire en rotation du premier arbre (10) et un deuxième rotor (21)solidaire en rotation du deuxième arbre (20). Un réglage du débit ou de la pression de fluide dans le circuit fermé réalise ainsi une commande de réglage de la résistance au débit dans le circuit fermé, et donc à la rotation relative entre premier (11) et deuxième rotor (21), réalisant ainsi une commande du couple de rotation transmis entre lesdits arbres. L'invention s'applique dans n'importe quel domaine où il est nécessaire d'accoupler en rotation deux arbres de manière solidaire. L'invention s'applique en particulier dans le domaine automobile. Par exemple, la pompe comprend un volant sur un vilebrequin, dans lequel des pistons radiaux sont actionnés par un excentrique montés sur un autre vilebrequin.

Description

« Dispositif d'accouplement en rotation »
La présente invention concerne un dispositif hydraulique d'accouplement entre un premier arbre et un deuxième arbre coaxiaux entre eux. Le dispositif comprend un dispositif formant une pompe volumétrique fonctionnant en circuit fermé, actionnée par la rotation relative entre un premier élément dit premier rotor et un deuxième élément dit deuxième rotor, dans lequel le premier rotor est solidaire en rotation du premier arbre et le deuxième rotor est solidaire en rotation du deuxième arbre. Le dispositif comprend en outre un dispositif de commande du débit ou de la pression de fluide au sein dudit circuit fermé, réalisant ainsi une commande de réglage de la résistance au débit au sein du circuit fermé, laquelle commande la résistance à la rotation relative entre le premier rotor et le deuxième rotor, réalisant ainsi une commande du couple de rotation transmis entre lesdits premier et deuxième arbres.
L'invention s'applique dans n'importe quel domaine où il est nécessaire d'accoupler en rotation deux arbres de manière solidaire. L'invention s'applique en particulier dans le domaine automobile. Par exemple, la pompe comprend un volant sur un vilebrequin, dans lequel des pistons radiaux sont actionnés par un excentrique montés sur un autre vilebrequin.
Etat de la technique antérieure
Dans le domaine de l'accouplement mécanique de deux arbres en rotation il est notamment connu d'utiliser des embrayages par adhérence ou des convertisseurs de couple hydraulique. Or l'embrayage à friction présente comme inconvénients une durée de vie limitée et une propagation de poussières dues à l'usure du ou des disque(s) ce qui nécessite une enceinte fermée. En outre le convertisseur de couple a pour inconvénient le glissement entre les deux arbres de sorte qu'il ne permet pas d'accoupler en rotation deux arbres de manière solidaire.
Dans le domaine automobile, Il est connu de désactiver l'alimentation en carburant dans un ou plusieurs cylindres afin de réduire la consommation de carburant et de réduire les émissions de gaz polluants. Cependant il est désireux de réduire encore davantage la consommation de carburant et les émissions de gaz polluants.
Il est également connu de relier deux moteurs individuels par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement, du type embrayage à friction comprenant un ou plusieurs disques, placé entre les deux vilebrequins des moteurs pour réduire les frottements mécaniques. Or, comme évoqué précédemment, l'embrayage à friction présente comme inconvénients une durée de vie limitée et une propagation de poussières dues à l'usure du ou des disque(s) ce qui nécessite une enceinte fermée. De plus, l'intégration de ces solutions augmente l'encombrement global, au moins longitudinal, de l'ensemble par rapport à l'architecture traditionnel des moteurs.
L'invention a pour but de proposer un dispositif d'accouplement permettant de limiter l'accroissement de l'encombrement par rapport aux dispositifs connus. Elle a aussi pour but d'assurer la transmission de couple entre les deux vilebrequins.
Exposé de l'invention
On atteint au moins l'un des objectifs avec un dispositif hydraulique d'accouplement entre un premier arbre et un deuxième arbre coaxiaux entre eux. Le dispositif comprend un dispositif formant une pompe volumétrique fonctionnant en circuit fermé, actionnée par la rotation relative entre un premier élément dit premier rotor et un deuxième élément dit deuxième rotor, dans lequel le premier rotor est solidaire en rotation du premier arbre et le deuxième rotor est solidaire en rotation du deuxième arbre. On entend par pompe volumétrique une pompe caractérisée par la proportionnalité entre son débit et sa vitesse de rotation, quelle que soit la pression de refoulement. Le dispositif comprend en outre un dispositif de réglage du débit ou de la pression de fluide au sein dudit circuit fermé, réalisant ainsi une commande de réglage de la résistance au débit au sein du circuit fermé, laquelle commande la résistance à la rotation relative entre le premier rotor et le deuxième rotor, réalisant ainsi une commande du couple de rotation transmis entre lesdits premier et deuxième arbres.
Le dispositif d'accouplement formant la pompe hydraulique comprend au moins un piston agencé radialement autour de l'axe de rotation des arbres. De préférence, le dispositif comprend plusieurs pistons. Le premier rotor comprend un élément excentrique s'étendant dans une direction axiale parallèle à l'axe de rotation. L'élément excentrique est fixé à une extrémité du premier arbre. Le deuxième rotor comprend un volant monté fixement et de manière coaxiale à une extrémité du deuxième arbre, entourant l'élément excentrique. Le volant s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Le volant renferme le ou les pistons radiaux.
Selon un premier mode de réalisation, l'élément excentrique est un maneton s'étendant le long d'un axe parallèle à l'axe de rotation des arbres et est fixé à une extrémité du premier arbre. Le dispositif comprend en outre des bielles de sorte que chaque bielle est reliée, à une première extrémité, au maneton et à une seconde extrémité, à un piston. Les bielles relient le premier rotor au deuxième rotor. Lorsque le premier arbre est en rotation, l'agencement du maneton et des bielles permet de faire monter et descendre les pistons radiaux dans le volant, et ainsi permet de faire circuler le fluide hydraulique.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'élément excentrique est une section d'un arbre présentant une circonférence cylindrique de diamètre variable le long de son périmètre. L'excentrique présente un profil en forme de came et est disposé de manière coaxiale sur une extrémité axiale du premier arbre. Les pistons radiaux prennent alors appui sur la circonférence de l'élément excentrique. Lorsque le premier arbre est en rotation, l'élément excentrique permet de faire monter et descendre les pistons radiaux dans le volant, et ainsi permet de faire circuler le fluide hydraulique.
Le dispositif selon l'invention permet à la fois de transmettre du couple et d'accoupler en rotation de manière solidaire deux arbres. Le dispositif peut par exemple assurer la fonction d'embrayage entre un arbre moteur et un arbre récepteur. Le dispositif selon l'invention permet également d'accoupler deux arbres moteurs, par exemple deux vilebrequins de deux moteurs distincts ou deux vilebrequins d'un même moteur.
On appellera ci-après « dispositif d'accouplement spécifié » un dispositif d'accouplement agencé et configuré pour accoupler en rotation un premier demi-vilebrequin et un deuxième demi-vilebrequin comprenant les caractéristiques énoncées ci-après. On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un dispositif d'accouplement en rotation entre un premier demi-vilebrequin et un deuxième demi-vilebrequin coaxiaux entre eux. On entend par demi-vilebrequin, un vilebrequin pour moteur destiné à être accouplé par engagement mécanique avec un autre vilebrequin du même moteur ou d'un autre moteur. Le dispositif d'accouplement permet de désaccoupler les demi-vilebrequins, désactivant une partie du moteur pour réduire à la fois la consommation de carburant, les émissions de gaz polluants et les frottements mécaniques lorsque le moteur est faiblement sollicité par le conducteur. Il permet également de relier deux vilebrequins pour mettre en mouvement un moteur inactif de sorte que les deux vilebrequins tournent à la même vitesse de rotation, et ainsi obtenir un moteur de plus grande cylindrée grâce à l'association des deux moteurs.
Le dispositif d'accouplement est placé entre un tourillon du premier demi-vilebrequin et un maneton du deuxième demi-vilebrequin, le dispositif d'accouplement étant à la fois relié audit tourillon et audit maneton pour entraîner en rotation les deux demi-vilebrequins. Le dispositif d'accouplement d'une part s'insère dans ledit maneton, pour former un coude de vilebrequin, et d'autre part forme un palier pour ledit tourillon. Cet agencement permet de réduire l'encombrement, en particulier axial, du dispositif d'accouplement par rapport à l'art antérieur. Il est même possible de ne pas augmenter la longueur axiale d'un moteur par rapport à un moteur équipé d'un vilebrequin traditionnel.
Le dispositif d'accouplement comprend un élément radialement excentrique solidaire en rotation du premier demi-vilebrequin. On entend par excentrique, une section d'un arbre présentant une circonférence cylindrique de diamètre variable le long de son périmètre. L'excentrique présente un profil en forme de came et est disposé de manière coaxiale sur une extrémité axiale du premier demi-vilebrequin, l'extrémité axiale du premier vilebrequin faisant face au deuxième demi-vilebrequin. L'élément excentrique est monté sur l'extrémité axiale du premier demi-vilebrequin. De préférence, l'extrémité axiale du premier demi-vilebrequin est un tourillon ; l'élément excentrique est alors monté sur la face axiale du tourillon.
Le dispositif d'accouplement comprend un volant solidaire en rotation du deuxième demi-vilebrequin et disposé coaxialement autour de l'élément excentrique. Ledit volant comprend un ou plusieurs groupes de couplage incluant chacun au moins un premier cylindre, dit de travail et un deuxième cylindre, dit de travail, qui sont disposés de manière sensiblement radiale autour de l'axe de rotation des demi-vilebrequins. Les cylindres de travail, pour un même groupe de couplage, communiquent entre eux par un circuit étanche contenant un fluide hydraulique. Le fluide peut être considéré comme incompressible. Le fluide circule entre les cylindres de travail par un conduit hydraulique. Le circuit formé est ainsi fermé. Selon un mode de réalisation préféré, les cylindres de travail et les conduits sont agencés dans le volant du dispositif d'accouplement. En particulier, les cylindres forment des alésages débouchant vers l'élément excentrique.
Les cylindres de travail renferment chacun un piston mobile, qui est agencé pour pouvoir être écarté radialement par rapport à l'axe de rotation par appui contre l'excentrique lorsque le premier demi-vilebrequin et le deuxième demi-vilebrequin ont un mouvement de rotation relatif l'un par rapport à l'autre. Le mouvement du piston sur l'excentrique permet de comprimer et de détendre successivement et alternativement le fluide dans le cylindre associé. De préférence, chaque cylindre de travail renferme un ressort à rappel élastique qui contraint le piston en appui contre le profil de l'excentrique.
Selon un mode de réalisation préféré, le deuxième demi-vilebrequin est constamment actif lors du fonctionnement du moteur. Lors de faibles sollicitations par le conducteur, seul le deuxième demi-vilebrequin est actif. Le volant, entraîné en rotation par le deuxième demi-vilebrequin, est monté rotatif sur le tourillon du premier demi-vilebrequin qui est adjacent au deuxième demi-vilebrequin. Lorsque le volant est mis en rotation par le deuxième demi-vilebrequin, chaque piston coulisse dans son cylindre selon le profil de l'excentrique, c'est-à-dire en fonction de la distance résiduelle entre le rayon de l'excentrique et la surface intérieure de l'alésage circulaire du volant, dans la direction radiale dudit piston.
Selon l'invention, l'excentrique présente au moins un profil radialement croissant, dit profil montant, et au moins un profil radialement décroissant, dit descendant, qui sont disposés successivement et alternativement sur la périphérie de l'excentrique. On entend par profil montant de l'élément excentrique un accroissement du rayon de l'élément excentrique le long de son périmètre. On entend par profil descendant de l'élément excentrique une diminution du rayon de l'élément excentrique le long de son périmètre. Les profils montant et descendant sont agencés de façon à ce que :
- lorsque le profil croissant repousse l'un des pistons dudit groupe en un déplacement montant, constituant alors un piston montant, ledit déplacement montant repousse l'autre piston dudit groupe vers l'excentrique en un mouvement descendant par l'intermédiaire dudit fluide hydraulique, constituant alors un piston descendant ; et
- ledit profil décroissant autorise le déplacement descendant dudit piston descendant ;
Ledit volant comprend en outre au moins un dispositif de réglage d'une section de passage dudit circuit hydraulique entre lesdits premier et deuxième cylindres, lequel est commandé pour réaliser sélectivement :
- une ouverture de ladite section de passage, autorisant le passage du fluide du premier cylindre au deuxième cylindre et réciproquement,
une fermeture partielle ou totale de ladite section de passage, formant une section dite de freinage qui freine ou bloque ledit passage du fluide, et par voie de conséquence le déplacement du piston montant, lequel s'oppose alors à la rotation du profil croissant, produisant ainsi un freinage ou un blocage de la rotation de l'excentrique par rapport au volant.
Selon un premier aspect de l'invention, dans un dispositif d'accouplement spécifié, le volant porte, pour chaque piston de travail, un doigt de maintien pouvant être déplacé entre :
une position de maintien dans laquelle il coopère par engagement mécanique avec un accident de forme du piston pour retenir ledit piston en position haute, et,
une position dégagée dans laquelle il laisse ledit piston libre en translation dans son cylindre.
Par exemple, l'accident de forme est une gorge. L'ensemble gorge et doigt de maintien permet de retenir les pistons de travail dans le volant, et ainsi éviter qu'ils ne percutent inutilement l'excentrique lorsque le premier demi-vilebrequin est inactif. Selon un deuxième aspect de l'invention, dans un dispositif d'accouplement spécifié pouvant être conforme au premier aspect mais pouvant aussi être mis en œuvre indépendamment, le volant comprend, pour un ou plusieurs groupes de couplage (et de préférence tous), un ou plusieurs cylindres dit de réserve qui comprennent une enceinte élastique communiquant avec le circuit hydraulique dudit groupe, de façon à pouvoir, automatiquement ou sélectivement maintenir dans ledit circuit hydraulique une pression suffisante. Les cylindres de réserve permettent également de garder une réserve de fluide pour compenser par exemple d'éventuelles fuites.
Selon un mode de réalisation particulier chaque cylindre de réserve peut admettre du fluide hydraulique provenant simultanément d'un premier et d'un second cylindre d'un même groupe, autorisant ainsi une remontée simultanée desdits premier et deuxième pistons. La remontée des pistons permet d'éviter le frottement de ces derniers sur le profil de l'excentrique lorsque le moteur fonctionne avec un seul vilebrequin.
De préférence, l'au moins un cylindre de réserve est fermé à une extrémité et contient un piston mobile prenant appui de manière élastique sur ladite extrémité fermée. Selon un mode de réalisation préféré, tous les cylindres de réserve sont fermés. Par exemple, le piston mobile est un plateau muni d'un segment d'étanchéité. Le piston mobile prend appui de préférence par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal de compression.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque groupe de couplage comprend exactement un cylindre de réserve et deux cylindres de travail .
Suivant un troisième aspect de l'invention, dans un dispositif d'accouplement spécifié, en particulier conforme à un ou à plusieurs des aspects précédents mais pouvant aussi être mis en œuvre indépendamment, le dispositif de réglage comprend, pour un ou plusieurs cylindres de travail :
- une bague d'obturation fixée au volant et qui comprend une ouverture de communication entre le cylindre et le circuit hydraulique du groupe de couplage,
- une tige d'obturation mobile comportant une surface de contact, formant une portée apte à venir en contact complet étanche avec ladite ouverture de communication de la bague, coopérant avec l'ouverture de la bague d'obturation pour, selon sa position, ouvrir ou fermer plus ou moins ladite ouverture et déterminer ainsi la section de freinage ; c'est-à-dire que la section de freinage est formée par la section de passage entre ladite ouverture de communication de la bague et la surface de contact de la tige, et la valeur de cette section de passage/freinage est réglée par la position de ladite tige d'obturation mobile par rapport à l'ouverture de communication de la bague,
- une vis de réglage montée dans le volant, sur laquelle la tige d'obturation prend appui ou est fixée.
De préférence, il est prévu un dispositif de réglage pour chaque cylindre de travail.
Selon un mode de réalisation préféré, la vis de réglage est commandée en rotation pour déplacer en translation la tige d'obturation par rapport à l'ouverture de ladite bague d'obturation, et ainsi régler ladite section de passage. Par exemple, la vis de réglage est liée au volant par une liaison hélicoïdale du type vis-écrou. Le dispositif de réglage permet de contrôler le débit du fluide et en particulier de proposer un débit de sortie inférieur au débit d'admission assurant une fonction anti-retour. Il permet de contrôler la vitesse de coulissement du piston dans son cylindre, et ainsi d'augmenter l'effort des pistons sur l'excentrique afin de mettre en rotation le premier demi-vilebrequin.
De manière préférentielle, la vis de réglage porte la tige d'obturation par une liaison mobile en translation sous l'effet de la circulation du fluide, entre :
o une position en butée contre la vis, déterminée par la position de la vis de réglage, dans laquelle la position de la tige d'obturation vis-à-vis de la bague d'obturation détermine une première section de passage du fluide, dite de freinage,
o une position dégagée de la vis dans laquelle la position de la tige d'obturation vis-à-vis de la bague d'obturation détermine une deuxième section de passage du fluide, dite d'admission, plus grande que la première section de passage, réalisant ainsi un clapet à deux positions qui autorise, pour un même réglage de la vis de réglage :
o dans le sens de la sortie du cylindre, un débit de sortie réglé par la position de la vis de réglage, et
o dans le sens de l'entrée dans le cylindre, un débit d'admission supérieur au débit de sortie.
De préférence :
o l'ouverture de la bague d'obturation présente une forme s'évasant (par exemple conique) vers le piston de travail,
o la vis de réglage est à l'extérieur du cylindre, et
o la tige d'obturation traverse ladite ouverture et présente du côté du piston une extrémité élargie portant la surface de contact (par exemple une portion de sphère ou de cône) qui coopère avec la forme évasée de l'ouverture de la bague d'obturation. Ce mode de réalisation du dispositif de réglage a en plus pour avantage d'être compact.
De manière préférentielle, la bague d'obturation est montée libre dans une extrémité du cylindre de travail, et y est maintenue par un élément de rappel élastique d'une raideur, et notamment précontrainte, déterminée pour autoriser, au-delà d'une pression déterminée dans le cylindre, un déplacement de ladite bague vers l'extérieur du cylindre de façon à libérer une section de fuite supplémentaire. Par exemple, la bague est emmanchée dans le cylindre à une extrémité débouchant dans un conduit reliant un autre cylindre. L'élément de rappel élastique est par exemple un ressort à lame traversé par la tige. Une section de fuite supplémentaire peut être libérer autour de ladite bague.
De préférence, la vis de réglage est disposée radialement sur la périphérie du volant, et le dispositif d'accouplement comprend au moins un élément de manœuvre immobile en rotation qui entoure le volant et est agencé pour se translater dans une direction parallèle à l'axe du volant. L'élément de manœuvre présente au moins une forme coopérant avec au moins un maneton ou un ergot dépassant de ladite vis de réglage, pour visser ou dévisser ladite vis de réglage selon ladite translation. L'élément de manœuvre peut être mis en rotation pour régler sa position angulaire. Par exemple l'élément de manœuvre est une fourchette. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément de manœuvre comprend une couronne qui présente sur sa circonférence extérieure :
o d'une part au moins une portion de denture (par exemple droite) qui coopère avec un pignon (ou par exemple une vis sans fin) pour modifier la position angulaire de la couronne, et
o d'autre part au moins une portion de filetage (par exemple hélicoïdal selon un mécanisme vis-écrou) qui coopère avec le bloc moteur pour transformer ladite rotation en translation axiale, réalisant ainsi la manœuvre des vis de réglages.
La couronne permet d'actionner toutes les vis simultanément.
Selon un autre mode de réalisation, le pignon peut être remplacé par une vis sans fin et la portion de filetage présente une portion de filetage hélicoïdale de manière à réaliser un mécanisme vis-écrou.
Selon un quatrième aspect de l'invention, dans un dispositif d'accouplement spécifié, en particulier conforme à un ou à plusieurs des aspects précédents mais pouvant aussi être mis en œuvre indépendamment, le dispositif d'accouplement comprend en outre un dispositif de crabotage agencé pour réaliser un accouplement par engagement mécanique des deux demi-vilebrequins. De préférence, le dispositif de crabotage comprend d'une part, un ou plusieurs verrous mobiles en translation et fixes en rotation par rapport au volant, qui sont agencés pour coopérer avec des accidents de forme complémentaires portés par une face axiale de l'excentrique. Par exemple, les verrous et les accidents de forme complémentaire sont des dents. D'autre part, le dispositif de crabotage comprend un ou plusieurs ergots de commande qui coopèrent avec un élément de manœuvre mobile en translation pour commander le crabotage ou le décrabotage sous l'effet de la translation dudit élément de manœuvre. Le dispositif de crabotage permet sécuriser la transmission de couple entre les deux demi-vilebrequins.
De préférence, l'élément de manœuvre du dispositif de crabotage est le même que celui pour les vis de réglage et/ou que celui de commande du dispositif de maintien, ou possiblement un autre qui en est indépendant. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément de manœuvre est la couronne. Cette solution a pour avantage d'être compacte. De manière préférentielle, le dispositif de crabotage comprend un ou plusieurs bras qui portent les ergots de commande et commandent les doigts de maintien des pistons de travail. Selon encore un autre aspect de l'invention en particulier conforme à un ou à plusieurs des aspects précédents, il est prévu un moteur, ou véhicule comprenant un tel moteur, comprenant au moins un premier et un second demi-vilebrequin accouplés par un dispositif d'accouplement selon les caractéristiques décrites ci-dessus. Description des figures et des modes de réalisation
- La figure 1 montre un schéma de principe d'un dispositif hydraulique d'accouplement selon l'invention ;
- La figure 2 montre un schéma de principe d'un dispositif hydraulique d'accouplement selon un mode de réalisation ;
- La figure 3 montre un bas moteur vue en coupe et comprenant un dispositif d'accouplement disposé entre deux demi-vilebrequins ;
- La figure 4 est une vue éclaté d'un mode de réalisation du dispositif d'accouplement, situé entre deux demi-vilebrequins, comprenant un dispositif de crabotage, un volant, un excentrique et des pistons de travail disposés radialement autour de l'excentrique ;
- La figure 5 est une vue en coupe transversale, montrant une partie des éléments, du dispositif d'accouplement comprenant, selon un mode de réalisation, trois groupes de couplage disposés dans un volant, ledit volant entourant un excentrique de forme triangulaire ;
- La figure 6 est une vue en coupe transversale, montrant une partie des éléments, du dispositif d'accouplement comprenant, selon un mode de réalisation, trois groupes de couplage disposés dans un volant, ledit volant entourant un excentrique de forme ovoïde ;
- Les figures 7a et 7b représentent schématiquement un groupe de couplage comprenant des pistons de travail disposés dans leur cylindre et un cylindre de réserve lors d'une phase transitoire de fonctionnement du dispositif (figure 7a) et lors d'une phase d'inactivité du dispositif (figure 7b); - Les figures 8a, 8b et 9 représentent un dispositif de réglage d'une section de passage de fluide en fonctionnement lors d'une phase transitoire de refoulement du fluide hors du cylindre de travail (figure 8a), lors d'une phase transitoire d'aspiration du fluide dans le cylindre de travail (figure 8b), et une phase de blocage de la section de passage entre le cylindre de travail et le reste du circuit hydraulique (figure 9), selon un mode de réalisation, comprenant une vis de réglage, une tige d'obturation, une bague d'obturation, le tout disposé dans un volant et au-dessus d'un cylindre de travail ;
- La figure 10 est conforme aux figures 8a, 8b et 9, et représentent en particulier une phase de surpression régnant dans le cylindre de travail lors d'une phase de blocage de la section de passage conformément à la figure 9 ;
- Les figures l ia, l ia' et l ia" illustrent le verrouillage des pistons de travail par un dispositif de maintien selon un mode de réalisation ;
- Les figures 11b, 11b' et 11b" sont des figures conformes aux figures l ia, l ia' et l ia" et illustrent le dispositif de maintien dans une position intermédiaire ;
- Les figures 11c, 11c' et 11c" sont des figures conformes aux figures l ia, l ia' et l ia" et illustrent le dispositif de maintien verrouillé dans une position inactive et le dispositif de crabotage engagé contre l'excentrique ;
- La figure 12 est un tableau décrivant l'état des principaux éléments du dispositif d'accouplement lors d'une phase transitoire d'engagement mécanique entre deux demi-vilebrequins ;
- La figure 13 est un tableau, similaire à la figure 12, décrivant l'état des principaux éléments du dispositif d'accouplement lors d'une phase transitoire de désengagement mécanique entre deux demi-vilebrequins.
Description d'un exemple de mode de réalisation
Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment mettre en œuvre des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
On va tout d'abord décrire en référence à la figure 1 le principe d'un dispositif hydraulique d'accouplement selon l'invention, entre un premier arbre 10 et un deuxième arbre 20 coaxiaux entre eux. Le dispositif comprend un dispositif formant une pompe volumétrique fonctionnant en circuit fermé, actionnée par la rotation relative entre un premier élément dit premier rotor et un deuxième élément dit deuxième rotor, dans lequel le premier rotor est solidaire en rotation du premier arbre et le deuxième rotor est solidaire en rotation du deuxième arbre. Par exemple, le premier rotor est le corps de la pompe et le deuxième rotor est l'arbre d'actionnement de la pompe. Le dispositif comprend en outre un dispositif de réglage du débit 50 ou de la pression de fluide au sein dudit circuit fermé, réalisant ainsi une commande de réglage de la résistance au débit au sein du circuit fermé, laquelle commande la résistance à la rotation relative entre le premier rotor et le deuxième rotor, réalisant ainsi une commande du couple de rotation transmis entre lesdits premier et deuxième arbres. De préférence, le dispositif de réglage du débit est solidaire par rapport au corps de la pompe. De manière préférentielle, le dispositif d'accouplement comprend un élément de manœuvre 70 pour actionner le dispositif de réglage du débit 50. Le dispositif selon l'invention permet d'accoupler de manière solidaire deux arbres. De plus, le dispositif permet d'accoupler de manière progressive les deux arbres jusqu'à ce que les deux arbres soient solidaires en rotation. Selon un exemple de premier mode de réalisation, comme illustré en figure 2, l'élément excentrique comprend un maneton 111 s'étendant le long d'un axe parallèle à l'axe de rotation des arbres et qui est fixé à une extrémité du premier arbre par une manivelle de vilebrequin 112. Le dispositif comprend en outre une bielle 321 reliée au maneton 111 par une première extrémité, et à un piston radial 32 de la pompe hydraulique par une seconde extrémité. La bielle 321 relie ainsi le premier rotor au deuxième rotor. Lorsque le premier arbre 10 est en rotation, l'agencement du maneton 111 et de la bielle 321 permet de faire monter et descendre le piston radial 32 dans le volant 21, et ainsi permet de faire circuler le fluide hydraulique de part et d'autre de la tête du piston par l'intermédiaire du dispositif de réglage du débit 50.
Selon un exemple de deuxième mode de réalisation, illustré au figures 3 et suivantes, le dispositif d'accouplement formant la pompe hydraulique comprend un piston 32 agencé radialement autour de l'axe de rotation des arbres 10, 20. Le premier rotor comprend un élément excentrique 11 s'étendant dans une direction axiale parallèle à l'axe de rotation et forme une came vis-à-vis du piston radial 32 de la pompe. L'élément excentrique est fixé à une extrémité du premier arbre 10. Le deuxième rotor comprend un volant 21 monté fixement et de manière coaxiale à une extrémité du deuxième arbre, entourant l'élément excentrique 11. Le volant 21 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Le volant renferme le piston radial 32 dans un cylindre 31.
Les figures 3 et 4 montrent des pièces internes constitutives d'un moteur à combustion interne, le moteur comprenant quatre systèmes pistons-cylindres répartis dans une direction longitudinale. Le moteur comprend un premier demi-vilebrequin 10 et un second demi-vilebrequin 20 disposé de manière coaxiale avec le premier demi-vilebrequin 10 le long de l'axe de rotation 5 des vilebrequins 10, 20. Le premier demi-vilebrequin 10 comprend des tourillons Tl, T2 et T3 et des manetons M l et M2. Le second demi-vilebrequin 20 comprend des tourillons T4 et T5 et des manetons M3 et M4. En référence à la figure 4, les manetons M l, M2, M3 et M4 sont prévus pour être respectivement entourés des pieds des bielles Bl, B2, B3 et B4 (les coussinets n'étant pas représentés pour simplifier les dessins) de manière connue par l'homme du métier. De même, les tourillons Tl, T2, T4 et T5 sont disposés sur des paliers de manière connue par l'homme du métier.
Selon l'invention, un dispositif d'accouplement des vilebrequins 10, 20 est disposé entre le tourillon T3 du premier demi-vilebrequin 10 et le maneton M3 du second demi-vilebrequin 20. En référence aux figures 3 et 4, le dispositif d'accouplement présente la forme d'un volant 21 disposé de manière coaxiale avec les vilebrequins 10, 20. Le volant 21 présente un disque 22 comprenant un ou plusieurs groupes de couplage des vilebrequins qui sont décrits ci-dessous. Le volant 21 est alésé en son centre pour entourer le tourillon T3. Le volant comprend une embase T3' faisant saillie de la face axiale faisant face au premier demi-vilebrequin. L'embase T3' présente la forme d'un tube de sorte que sa surface interne et sa surface externe sont cylindriques circulaires. L'embase T3' réalise à la fois un palier pour le tourillon T3 et un tourillon pour le palier P3.
Le volant 21 comprend, sur une face axiale faisant face au second demi-vilebrequin et de manière excentrée radialement par rapport à l'axe de rotation 5, un plot circulaire 23 faisant saillie du disque 22 selon un axe parallèle à l'axe de rotation 5. Le plot 23 est, en fonctionnement, disposé dans un lamage 24 qui est réalisé dans le maneton M3 du second demi- vilebrequin 20. Le plot 23 permet d'entraîner en rotation le dispositif d'accouplement lorsque le second demi-vilebrequin 20 est en rotation. Lorsque le second demi-vilebrequin 20 est le seul vilebrequin actif, c'est-à- dire pour générer un couple mécanique, le dispositif d'accouplement sert de maneton ou de demi-maneton M3 pour la bielle B3. L'agencement du dispositif d'accouplement, en particulier grâce à l'embase T3' et au plot 23 permet de proposer un dispositif peu encombrant.
Les figures 3 et 4 illustrent un mode de réalisation pour un moteur dit « quatre cylindres » mais le dispositif d'accouplement est compatible avec un groupe moteur comprenant un nombre quelconque de cylindres, et selon n'importe laquelle des architectures de moteurs connues, par exemple en "V" ou en ligne.
Le dispositif d'accouplement comprend un élément radialement excentrique 11 solidaire en rotation du premier demi-vilebrequin 10. En référence à la figure 4, l'élément excentrique 11 se situe à l'extrémité axiale du demi-vilebrequin 10 faisant face au second demi-vilebrequin 20. En référence aux figures 3, 5 et 6, l'élément excentrique 11 est disposé, en fonctionnement, dans l'alésage du disque 22.
En référence à la figure 5, le disque 22 du dispositif d'accouplement comprend des groupes de couplage 30. Les groupes de couplage permettent de synchroniser les vitesses de rotation respectives des vilebrequins. Les figures 5 et 6 illustrent un mode de réalisation particulier comprenant trois groupes de couplage. Chaque groupe de couplage comprend des pistons de travail 32 respectivement disposés dans des cylindres de travail 31. En référence à la figure 5, chaque groupe de couplage 30 inclut un premier cylindre, dit de travail 31a et un deuxième cylindre, dit de travail 31b réalisés radialement dans le disque et autour de l'axe de rotation commun à l'excentrique 11 et au disque 22. Les cylindres de travail 31a et 31b communiquent entre eux par un conduit hydraulique 39 sensiblement étanche et fermé contenant un fluide hydraulique (pouvant être considéré comme incompressible), par exemple de l'huile moteur. Le circuit hydraulique est par exemple alimenté en huile par l'intermédiaire des portées du vilebrequin 20. En fonctionnement nominal, un débit de fuite peut tout de même survenir. La manière d'y remédier est décrite par la suite.
Les cylindres de travail 31a et 31b renferment respectivement un piston mobile 32a et 32b, qui sont agencés pour pouvoir être écarté radialement (par rapport à l'axe de rotation) par appui contre l'excentrique 11 lorsque le premier demi-vilebrequin 10 et le deuxième demi-vilebrequin 20 ont un mouvement de rotation relatif l'un par rapport à l'autre. Chaque piston de travail 32a et 32b permet de faire varier le volume de fluide contenu dans les cylindre 31a et 31b et faire circuler le fluide hydraulique dans le conduit hydraulique 39 lors des mouvements desdits pistons par rapport à l'excentrique 11, formant ainsi un circuit hydraulique étanche fermé.
Coopération des pistons de travail avec l'excentrique
Selon l'invention et en référence aux figures 5 et 6, l'excentrique présente un profil cylindrique à rayon variable. En référence à la figure 5, l'excentrique 11 présente un profil en forme de triangle, c'est-à-dire présentant trois sommets. En référence à la figure 6, l'excentrique 11 présente un profil ovoïde présentant deux sommets opposés.
Lorsqu'il est nécessaire d'accoupler les deux demi-vilebrequins, les pistons de travail 32, qui sont disposés dans le volant 21 en rotation dans le sens horaire par le demi-vilebrequin 20, entre en contact avec l'excentrique 11 tournant à une vitesse de rotation très faible voire nulle. Chaque piston de travail va alors monter et descendre en fonction du rayon de l'excentrique vu par ledit piston au cours de la rotation du volant tournant par rapport à l'excentrique. Ainsi, au moins une première partie du profil est un profil radialement croissant, dit profil montant, et au moins une seconde partie du profil est un profil radialement décroissant, dit profil descendant, qui sont disposés successivement et alternativement sur la périphérie de l'excentrique. En référence à la figure 5, l'excentrique 11 présentant un profil en forme de triangle comprend trois profils montants 11c et trois profils descendants l ld délimités par des repères tracés sur la circonférence de l'excentrique. En référence à la figure 6, l'excentrique 11 présentant un profil ovoïde comprend deux profils montants 11c et deux profils descendants l ld .
L'écart angulaire des cylindres de travail est choisi en fonction du profil de l'excentrique, c'est-à-dire du nombre de sommets, de sorte que, pour un même groupe de couplage, le premier piston est montant pendant que le deuxième piston est descendant et ainsi réaliser la circulation du fluide.
La figure 7a représente schématiquement le fonctionnement d'un groupe de couplage 30 en coopération avec un excentrique tournant dans un sens anti-horaire. Les pistons de travail sont représentés parallèlement et les profils montant 11c et descendant l ld sont représentés par des segments obliques pour simplifier le dessin. Les pistons de travail 32a et 32b sont agencés de façon à ce que :
- lorsque le profil croissant 11c repousse le pistons 32a du groupe de couplage en un déplacement montant, constituant alors un piston montant, ledit déplacement montant repousse l'autre piston 32b dudit groupe vers l'excentrique en un mouvement descendant par l'intermédiaire du fluide hydraulique, constituant alors un piston descendant ; et ledit profil décroissant l ld autorise le déplacement descendant dudit piston descendant.
De préférence, chaque cylindre de travail 31 renferme un ressort à rappel élastique pour repousser le piston de travail 32 associé vers l'excentrique 11.
Cylindre de réserve
En référence aux figures 5, 6, 7a et 7b, le disque 22 comprend en outre, pour chaque groupe de couplage, un cylindre dit de réserve 35 qui comprend une enceinte élastique communiquant avec le conduit hydraulique 39 dudit groupe 30, de façon à pouvoir, automatiquement maintenir une pression suffisante dans ledit circuit hydraulique. De préférence, chaque cylindre de réserve 35 d'un même groupe 30 contient du fluide hydraulique afin de compenser d'éventuelles pertes telles que des fuites de fluide hydraulique.
Chaque cylindre de réserve 35 est fermé à une extrémité et ouvert au conduit hydraulique 39. Le cylindre de réserve 35 contient un piston mobile prenant appui de manière élastique sur ladite extrémité fermée. Selon un mode de réalisation préféré et en référence aux figures 6, 7a et 7b, le piston mobile du cylindre de réserve est réalisé par un plateau 36 muni d'un segment d'étanchéité. Le plateau 36 prend appui contre l'extrémité fermée par l'intermédiaire d'un ressort à rappel élastique 37. Le plateau est prévu pour se translater selon l'axe du cylindre de réserve. En cas de fuite dans le circuit hydraulique, la réserve de fluide contenue dans le cylindre de réserve diminue de sorte que le plateau 36 se translate radialement vers l'extérieur du disque 22.
Dans un mode de fonctionnement particulier et en référence à la figure 7b, les cylindres de réserve 35 permettent d'admettre le fluide hydraulique provenant simultanément du premier cylindre 31a et du second cylindre 31b d'un même groupe de couplage 30 dans le cylindre de réserve 35, autorisant ainsi une remontée simultanée desdits premier et deuxième pistons 32a et 32b. Simultanément, le plateau 36 comprime le ressort 37 du fait de l'admission de fluide provenant des cylindres 31a et 31b. La remontée des pistons de travail permet d'éviter qu'ils ne frappent inutilement l'excentrique lorsqu'un seul demi-vilebrequin est utilisé. En référence aux figures 4, 7a, 7b les pistons de travail 32a et 32b comprennent une gorge 34. Chaque gorge est prévue pour coopérer par engagement mécanique avec un doigt de maintien pour retenir ledit piston en position haute de sorte que les extrémités des pistons de travail faisant face à l'excentrique ne peuvent plus toucher l'excentrique. Le doigt de maintien, qui est davantage décrit ci-dessous, peut être déplacé de la gorge de sorte qu'il laisse le piston de travail associé libre en translation dans son cylindre.
Dispositif de réglage
Selon l'invention, le dispositif d'accouplement comprend au moins un dispositif de réglage d'une section de passage dudit circuit hydraulique entre le premier cylindre et le deuxième cylindre. En référence à la figure 7a, un dispositif de réglage 50 est prévu pour chaque cylindre de travail 31a, 31b. Le dispositif de réglage est commandé pour réaliser sélectivement une ouverture de ladite section de passage, autorisant le passage du fluide du premier cylindre 31a au deuxième cylindre 31b et réciproquement, une fermeture partielle ou totale de ladite section de passage, formant une section dite de freinage qui freine ou bloque ledit passage du fluide, et par voie de conséquence le déplacement du piston montant, lequel s'oppose alors à la rotation du profil croissant 11c, produisant ainsi un freinage ou un blocage de la rotation de l'excentrique par rapport au volant.
En référence aux figures 8a, 8b, 9 et 10, le dispositif de réglage 50 d'une section de passage entre un cylindre et un conduit comprend, pour chaque cylindre de travail 32a, 32b, une bague d'obturation 51 prévue pour coopérer avec une tige d'obturation mobile 52.
La bague d'obturation 51 présente la forme d'un anneau inséré dans le cylindre de travail. La bague d'obturation 51 a une surface intérieure présentant un profil tronconique dont le diamètre diminue dans la direction radiale, en s'écartant de l'axe de rotation. La surface intérieure de la bague forme une ouverture de communication 513 entre le cylindre 31a, 31b et le reste du circuit hydraulique du groupe de couplage.
La tige d'obturation mobile 52 comporte une surface de contact 53 qui forme une portée apte à venir en contact complet étanche avec ladite ouverture de communication, et qui coopère avec l'ouverture de la bague d'obturation pour ouvrir ou fermer ladite ouverture 513 et déterminer ainsi la section de freinage. La valeur de la section de freinage est déterminée par la position de la surface de contact 53 de la tige d'obturation par rapport à l'ouverture de communication 513. La surface de contact 53 de la tige d'obturation 52 est prévu pour prendre appui contre le profil tronconique de la bague d'obturation 51. Selon le mode de réalisation préféré, la surface de contact 53 est sphérique. Le diamètre de la sphère est choisi pour être supérieur au diamètre minimal du profil tronconique de la bague d'obturation.
Le dispositif de réglage 50 comprend une vis de réglage 56 agencée pour agir sur la position de la tige d'obturation 52 et ainsi agir sur la section de passage du fluide. La vis de réglage 56 est vissée radialement dans le disque 22. La tige d'obturation 52 est montée coaxialement avec la vis de réglage 56 par l'intermédiaire d'un alésage non débouchant réalisé dans ladite vis.
Selon le mode de réalisation représenté, la vis de réglage 56 porte la tige d'obturation 52 par une liaison mobile en translation sous l'effet de la circulation du fluide. La tige d'obturation 52 prend appui contre la vis de réglage 56. En outre, il est prévu une cage 59 fixé à la bague d'obturation 51, la cage 59 comprenant des ouvertures 60 pour laisser passer le fluide. La cage 59 permet de retenir la tige d'obturation 52 dans le cas où elle n'est pas retenue en translation. Selon un autre mode de réalisation, la tige d'obturation est fixée à la vis de réglage.
La vis de réglage 56 est commandée en rotation pour déplacer en translation la tige d'obturation 52 par rapport à l'ouverture de ladite bague d'obturation 51, et ainsi régler ladite section de passage.
En référence aux figures 8a, 8b, 9 et 10, il est décrit le fonctionnement du dispositif de réglage de la section de passage pour chaque cylindre de travail . En référence aux figures 8a et 8b, il est décrit le début de la phase transitoire de l'accouplement des vilebrequins. La figure 8a illustre une position de la tige d'obturation 52 en butée contre l'alésage de la vis de réglage 56, déterminée par la position de la vis de réglage, dans laquelle la position de la tige d'obturation 52 vis-à-vis de la bague d'obturation 51 détermine une première section de passage du fluide, dite de freinage. La figure 8b illustre une position dégagée de la vis 56 dans laquelle la position de la tige d'obturation 52 vis-à-vis de la bague d'obturation 51 détermine une deuxième section de passage du fluide, dite d'admission, plus grande que la première section de passage car davantage éloigné de la paroi tronconique.
Le dispositif de réglage permet de réaliser un clapet à deux positions qui autorise, pour un même réglage de la vis de réglage :
o dans le sens de la sortie du cylindre, un débit de sortie réglé par la position de la vis de réglage, et
o dans le sens de l'entrée dans le cylindre, un débit d'admission supérieur au débit de sortie.
En commandant la vis de réglage 56 en rotation pour la déplacer de manière à s'écarter radialement de l'axe de rotation, la tige d'obturation 52 se translate également de manière à s'écarter radialement de l'axe de rotation de sorte que la surface de contact 53 se rapproche de la paroi tronconique de l'ouverture de communication 513 de la bague d'obturation 51, et ainsi réduire la section de passage. En référence à la figure 9, la vis de réglage 56 est suffisamment remontée pour qu'un jeu apparaisse entre l'extrémité de la tige d'obturation et le fond de l'alésage 57. La surface de contact 53 est alors en contact de la paroi tronconique de la bague d'obturation 51 de façon à fermer la section de passage. Le cercle 54 met en évidence la zone de la tige d'obturation en contact avec la bague d'obturation 51. Selon un mode de réalisation particulier et en référence à la figure
10, la bague d'obturation 51 est emmanchée libre dans une extrémité du cylindre de travail, et y est maintenue par un élément de rappel élastique 62, par exemple un ressort à lame traversé par la tige, d'une raideur déterminée pour autoriser, au-delà d'une pression déterminée dans le cylindre, un déplacement de ladite bague vers l'extérieur du cylindre de façon à libérer une section de fuite supplémentaire autour de ladite bague. La tige d'obturation 52 étant arrêtée en translation par la vis de réglage 56, le soulèvement de la bague d'obturation 51 provoque l'éloignement de la paroi tronconique par rapport à la surface de contact 53, et ainsi ré-ouvre la section de passage entre la tige d'obturation 52 et la bague d'obturation 51. En outre le fluide peut aussi s'échapper le long de la surface extérieure de la bague d'obturation .
Afin de commander la translation axiale de la vis de réglage, le dispositif d'accouplement comprend au moins un élément de manœuvre qui entoure le volant et est agencé pour se translater dans une direction parallèle à l'axe du volant. De préférence, l'élément de manœuvre présente au moins une forme coopérant avec au moins un maneton 58 (figures 8a, 8b, 9 et 10) dépassant de ladite vis de réglage et s'étendant dans la direction radiale, pour visser ou dévisser ladite vis de réglage selon ladite translation.
En référence aux figures 3 et 4, l'élément de manœuvre comprend une couronne 70. La couronne présente sur sa circonférence extérieure : o d'une part au moins une portion de denture droite qui coopère avec un pignon (ou par exemple une vis sans fin) pour modifier la position angulaire de la couronne, et
o d'autre part au moins une portion de filetage hélicoïdal qui coopère avec le bloc moteur pour transformer ladite rotation en translation axiale, réalisant ainsi la manœuvre des vis de réglages.
Selon un mode de réalisation particulier, la couronne présente, sur sa circonférence intérieure, par exemple une forme de rainure en « U » s'étendant radialement vers l'axe de rotation. L'un des côtés de la rainure peut être complété ou remplacé par des moyens de rappel élastique axial qui remplacent l'une des parois de la rainure, par exemple une lamelle à ressort. La rainure est prévue pour recevoir les manetons des vis de réglage. Lorsque le volant tourne, les manetons 58 tournent à la même vitesse angulaire que le volant. Les manetons coulissent dans la rainure de la couronne selon une trajectoire circulaire. Lors de la translation axiale de la couronne, un premier côté de la rainure pousse les manetons. Du fait du filetage, l'action sur les manetons provoque la rotation des vis de réglage. Le mouvement de la couronne permet de commander le vissage ou le dévissage des vis de réglages. Pour commander les vis de réglage dans le sens inverse, la couronne est commandée en translation dans le sens inverse de sorte que le deuxième côté de la rainure appui contre les manetons. Dispositif de crabotage
Selon l'invention, le dispositif d'accouplement comprend en outre un dispositif de crabotage 80 agencé pour réaliser un accouplement par engagement mécanique des deux demi-vilebrequins. En référence à la figure 4, le dispositif de crabotage est disposé de manière coaxiale avec le volant 21 et fait face au demi-vilebrequin 20. Le dispositif de crabotage 80 comprend trois bras 82 disposés radialement et répartis angulairement de manière équidistante. Chaque bras 82 présente une extrémité recourbée 84 prévue pour s'insérer dans une rainure axiale réalisée sur la circonférence extérieure du volant 21.
En référence aux figures l ia", 11b" et 11c" le dispositif de crabotage comprend en son centre des dents 81 agencés pour coopérer avec des dents 14 portés par la face axiale de l'excentrique 11 du demi-vilebrequin 10. Lorsque le dispositif de crabotage est accouplé par engagement sur l'excentrique, l'appui des extrémités recourbées dans les rainures axiales respectives permet de transmettre le couple mécanique entre les deux demi-vilebrequins. Cet agencement permet en outre d'entraîner en rotation les deux demi-vilebrequins 10, 20 sans avoir besoin nécessairement des groupes de couplage. Le dispositif de crabotage a pour avantage d'être compact et d'assurer la transmission de couple entre les deux demi- vilebrequins.
Actionnement du dispositif de crabotage
Le dispositif de crabotage est solidaire en rotation par rapport au volant 21. Le dispositif de crabotage est prévu pour se translater selon l'axe de rotation 5, par coulissement des extrémités recourbées 84 des bras 82 dans les rainures axiales respectives. Le dispositif de crabotage comprend en outre une embase cylindrique, faisant saillie en direction du volant et coaxiale au volant, qui est prévu pour coulisser dans un alésage cylindrique agencé dans le volant. L'embase permet de guider la translation du dispositif de crabotage par rapport au volant.
De préférence chaque bras 82 porte un ergot de commande 83 qui s'étend dans une direction radiale et fait saillie à partir de l'extrémité recourbée 84 du bras 82. Selon l'invention, les ergots de commande 83 coopèrent avec un élément de manœuvre mobile en translation pour commander le crabotage sous l'effet de la translation dudit élément de manœuvre. Selon le mode de réalisation préféré, l'élément de manœuvre du crabotage est le même que l'élément de manœuvre des vis de réglage. En référence aux figures l ia, l ia', 11b, 11b', 11c et 11c', l'élément de manœuvre du crabotage est la couronne 70. Dans ce mode de réalisation, la couronne 70 agit à la fois sur les manetons des vis de réglage et sur les ergots de commande 83. Sur les figures, les ergots de commande 83 présentent la forme d'une tige cylindrique. Selon d'autres modes de réalisation, les ergots peuvent être de forme polygonale, par exemple rectangulaire.
La couronne 70 est prévu pour appuyer contre les ergots de commande 83 lors de sa translation pour craboter, ou pour fermer les sections de passage des circuits hydraulique, donc relier les deux demi- vilebrequins 10, 20. Dans le sens inverse, c'est-à-dire du décrabotage (passage d'un moteur à quatre cylindres à un moteur à deux cylindres) le dispositif de crabotage 80 revient en position initiale par un élément de rappel élastique.
Doigt de maintien
Selon un mode de réalisation particulier, chaque bras 82 du dispositif de crabotage est relié à un doigt de maintien 75 par l'intermédiaire d'un levier 72 afin de commander le déplacement dudit doigt 75 par hors de la gorge 34. De préférence et en référence aux figures l ia", 11b" et 11c" chaque doigt de maintien 75 est relié par pivotement par rapport au volant selon un axe de pivotement 73 s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculairement à l'axe de rotation des vilebrequins. De manière préférentielle, l'ensemble levier 72 et doigt de maintien 75 à l'extrémité du levier est disposé le long d'une face axiale du volant faisant face au demi- vilebrequin 20, le levier 72 étant disposé à tout moment entre un bras du dispositif de crabotage et le volant. De préférence, chaque bras 82 appuie en un point 74 contre une face du levier 72 à une distance non-nulle de l'axe de pivotement 73 et opposé au doigt de maintien par rapport à l'axe de pivotement 73 de manière à provoquer le pivotement du levier 72 et ainsi le retrait du doigt de maintien 75 hors de la gorge 34.
Selon un mode de réalisation encore plus particulier et en référence aux figures l ia, l ia', 11b, 11b', 11c et 11c', chaque levier de maintien 72 est prolongé en direction de, et jusqu'à la couronne 70, de sorte que ce prolongement forme un doigt d'actionnement 71. De préférence, le doigt d'actionnement 71 s'étend le long d'une face axiale du volant 21 faisant face au deuxième demi-vilebrequin 20. Le doigt d'actionnement 71 est prévu pour être actionné par la couronne 70 lors du décrabotage (passage d'un moteur dit « quatre cylindres » vers un moteur dit « deux cylindres »). Par exemple, un bord extérieur de la couronne appuie sur chaque doigt d'actionnement 71 pour faire pivoter le levier 72 dans un sens de rotation contraire au sens précédent pour insérer les doigts de maintien 75 dans les gorges 34 respectives.
Etapes pour synchroniser le retrait des doigts de maintien et le crabotage
En référence aux figures l ia, l ia', l ia", 11b, 11b', 11b", 11c, 11c' et 11c", il est décrit ci-après le désengagement des doigts de maintien 75 hors des gorges respectives 34 des pistons de travail 32a, 32b et l'accouplement par engagement mécanique du dispositif de crabotage 80 sur l'excentrique 11. Par la suite et pour simplifier la description, il est décrit un seul levier de maintien comprenant un doigt de maintien et un doigt d'actionnement.
Comme vu précédemment et en référence aux figures l ia, l ia' et l ia", lorsqu'un seul demi-vilebrequin est actif, le doigt de maintien 75 est inséré dans la gorge 34 du piston de travail 32 associé pour le maintenir en position haute. La couronne 70 est appliquée contre le doigt d'actionnement 71 du levier 72 pour contraindre le doigt de maintien 75 à rester dans la gorge 34 par effet du bras de levier. Le levier 72 s'étend dans une direction sensiblement incliné, c'est-à-dire une direction formant un angle non-nul par rapport à la verticale. Le dispositif de crabotage 80 est alors repoussé vers le demi-vilebrequin 20 de sorte que les dents 81 du dispositif de crabotage 80 sont alors distantes des dents de l'excentrique 11 (figure l ia").
En référence aux figures 11b, 11b' et 11b", la couronne 70 est actionné de sorte qu'elle se translate axialement le long de la circonférence extérieure du volant 21 pour actionner les vis de réglages. Simultanément, la couronne 70 relâche l'appui sur le doigt d'actionnement 71 ce qui provoque un léger pivotement dans le sens du déverrouillage du doigt de maintien 75 hors de la gorge. Le levier 72 s'étend dans une direction sensiblement verticale et permet au doigt de maintien de sortir de la gorge associée, et ainsi permet au piston de travail de pouvoir translater dans le cylindre de travail. Dans cette position intermédiaire, le dispositif de crabotage n'est pas actionné en translation.
En référence aux figures 11c, 11c' et 11c", le dispositif de crabotage 80 est engagé sur l'excentrique. La couronne 70 a été translatée pour fermer les sections de passage des circuits hydraulique de sorte que les pistons de travail bloquent la rotation de l'excentrique par rapport au volant 21. La couronne 70 est appuyée contre les ergots de commande 83 de sorte que les dents 81 du dispositif de crabotage sont accouplées avec les dents 14 de l'excentrique 11 (figure 11c"). Simultanément, chaque bras 82 du dispositif de crabotage appui, par l'intermédiaire du point 74, appuie sur une face du levier de maintien 72 pour faire pivoter ledit levier dans le sens du retrait des doigts de maintien hors de la gorge associée.
Procédé d'accouplement
La figure 12 est un tableau énonçant synthétiquement l'accouplement par engagement mécanique, et notamment la phase transitoire de fonctionnement, des deux demi-vilebrequins (passage d'un moteur dit « deux cylindres » vers un moteur dit « quatre cylindres »).
Lors de faibles sollicitations, le moteur est prévu pour fonctionner avec deux pistons-cylindres (soit la moitié de la cylindrée du moteur) par l'intermédiaire d'un seul demi-vilebrequin, en l'occurrence le demi- vilebrequin 20 en référence aux figures 3 et 4. Le demi-vilebrequin 20 est en rotation autour de l'axe 5 par l'intermédiaire des tourillons T5, T4 et T3'. Le tourillon T3' a pour particularité de tourner à l'intérieur d'un palier comme les autres tourillons et aussi autour du tourillon T3 du demi- vilebrequin 10. Le demi-vilebrequin 10 est ce moment inactif et présente une vitesse de rotation nulle ou du moins très inférieure par rapport à celle du demi-vilebrequin 20.
Le demi-vilebrequin 20 actionne en rotation le volant 21 par l'intermédiaire du plot monté en rotation dans le maneton M3 du demi- vilebrequin 20. Le volant est également en rotation par rapport à la couronne, qui est fixe par rapport au bâti. La couronne maintient les pistons de travail en position haute par l'intermédiaire des doigts de maintien respectifs, eux-mêmes maintenus par l'action de la couronne sur le levier de maintien. La couronne maintient également les vis de réglage en position basse de sorte que le passage du fluide est possible. Le dispositif de crabotage est quant à lui en position de repos, c'est-à-dire désengagé de l'excentrique.
Lorsque l'utilisateur sollicite davantage le moteur, c'est-à-dire lors d'une accélération, le contrôle moteur commande l'engagement mécanique des demi-vilebrequins. Au temps TO, la couronne se translate légèrement pour débloquer les pistons de travail . Ensuite, au temps Tl commence la synchronisation des vitesses de rotation des demi-vilebrequins. Pour chaque groupe de couplage, les pistons de travail sont alors repoussés vers l'excentrique du premier demi-vilebrequin à la fois par les ressorts de couplage associés et par le fluide hydraulique qui était, l'instant précédent, maintenu sous pression dans un cylindre de réserve. Les pistons de travail, à l'instant Tl sont tous descendants de sorte qu'ils percutent l'excentrique. Les tiges d'obturation se translatent vers le bas et prennent appui sur les cages de retenue pour permettre l'admission du fluide dans les cylindres de travail (figure 8b).
Puis aussitôt après, du fait que le volant est en rotation par rapport à l'excentrique, chaque extrémité d'un piston de travail est en contact successivement avec un profil montant et descendant (figure 7a). Lorsque l'extrémité d'un piston de travail suit un profil montant de l'excentrique, ledit piston est repoussé dans son cylindre de travail comprimant le ressort de couplage et expulsant le fluide contenu dans le cylindre de travail vers le conduit hydraulique par l'intermédiaire de l'ouverture ménagé entre la bague d'obturation et la tige d'obturation repoussée dans l'alésage de la vis de réglage. Le fluide est renvoyé vers le conduit hydraulique raccordant les deux cylindres de travail et vers le cylindre de travail accueillant le piston de travail descendant. Ce transvasement de fluide entre les cylindres de travail se poursuit à chaque passage d'un profil montant et descendant de l'excentrique.
Au cours de la phase transitoire d'accouplement et dans un intervalle de temps assez court, la couronne se translate axialement et actionnent toutes les vis de réglage dans le sens du dévissage, c'est-à-dire pour faire remonter chaque vis de sorte que la surface de contact de la tige d'obturation se rapproche de la paroi tronconique de la bague d'obturation, réduisant l'ouverture de passage du fluide lors de l'expulsion du fluide hors du cylindre de travail. Ainsi, le fluide dispose, au fur et à mesure de la remontée de la vis de réglage, d'une section décroissante réduisant la quantité de fluide pouvant sortir du cylindre lorsque le piston est montant, formant ainsi un effet anti-retour. Par contre, lors de l'admission, le fluide peut rentrer dans le cylindre aussi facilement qu'au temps Tl puisque la tige d'obturation est montée libre en translation dans l'alésage de la vis de réglage. Les pistons de travail résistent de manière croissante à chaque remontée, c'est-à-dire à chaque passage d'un profil montant de l'excentrique.
A chaque passage d'une extrémité d'un piston sur un profil montant, l'effort exercé par le piston sur un profil montant de l'excentrique augmente du fait qu'il remonte dans son cylindre de travail moins rapidement. De cette manière, les pistons de travail mettent en rotation l'excentrique puis par la suite réduisent la différence de vitesse de rotation entre les demi- vilebrequins pour permettre l'accouplement. Au temps Tn, lorsque les demi- vilebrequins sont quasiment à la même vitesse de rotation, les vis de réglage remontent et sont quasiment en position haute ou sont en position haute de sorte que chaque section de passage du fluide est minimale voire nulle. Les pistons de travail qui sont des pistons montants compriment le fluide de sorte que la surface de contact de la tige d'obturation s'appuie sur la bague d'obturation fermant la section de passage. Les pistons de travail qui sont des pistons descendants aspirent une dernière fois du fluide avant d'être arrêtés du fait que les pistons montants ont annulés la différence de vitesse de rotation entre l'excentrique et le volant et que le fluide contenu dans ledit cylindre est prisonnier du fait de l'amorce de remontée des pistons et donc de la fermeture de la section de passage comme pour les pistons montants. Au temps Tf, tous les pistons de travail sont bloqués sur le profil de l'excentrique, les surfaces de contact des tiges d'obturation sont plaquées contre les bagues d'obturation. Le dispositif de crabotage est engagé. Le moteur peut alors fonctionner avec les deux demi-vilebrequins raccordés.
Si au cours de la phase transitoire, le fluide est en surpression dans un cylindre de travail, la bague d'obturation insérée dans ledit cylindre se soulève pour libérer une section de fuite supplémentaire. Le fluide peut alors s'échapper entre la tige d'obturation et la bague d'obturation, et également entre la surface extérieure de la bague d'obturation et le cylindre de travail.
Selon un mode de réalisation particulier, il est prévu un dispositif de détrompage entre les deux demi-vilebrequins.
Procédé de désaccouplement
La figure 13 est un tableau énonçant synthétiquement le désaccouplement des deux demi-vilebrequins (passage d'un moteur dit « quatre cylindres » vers un moteur dit « deux cylindres »).
Lorsque le moteur fonctionne avec les deux demi-vilebrequins, le dispositif de crabotage est engagé, les vis de réglage sont remontées de sorte que le fluide ne peut pas circuler dans le circuit hydraulique et les pistons de travail sont immobiles, plaqués contre le profil de l'excentrique.
Lorsque l'utilisateur sollicite peu ou moins le moteur, le contrôle moteur commande le désengagement mécanique des demi-vilebrequins. Au temps T0, la couronne se translate légèrement pour libérer le dispositif de crabotage qui revient en position initiale, c'est-à-dire décrabotée, par des moyens de rappel élastique. Ensuite au temps Tl, les vis de réglage descendent (c'est-à-dire sont vissées dans le volant) de sorte que les tiges d'obturation descendent contre les cages de retenue également pour permettre au fluide de circuler dans les circuits hydrauliques de chaque groupe de couplage. Les pistons de travail montent et descendent comme décrit précédemment. Les vis de réglages descendent jusqu'à être en position basse au temps Tn.
En fin de désaccouplement, la couronne appuie contre les leviers de maintien par l'intermédiaire des doigts d'actionnement pour insérer les doigts de maintien respectifs dans les gorges des pistons de travail.
Le désaccouplement du premier demi-vilebrequin permet de limiter voire de supprimer le frottement des pistons du demi-vilebrequin désengagé et ainsi permet de limiter à la fois la consommation de carburant et l'émission gaz polluants lorsque le moteur est faiblement sollicité par le conducteur.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

Revendications
Dispositif d'accouplement agencé et configuré pour accoupler en rotation un premier demi-vilebrequin (10) et un deuxième demi- vilebrequin (20) coaxiaux entre eux,
caractérisé en ce qu'il comprend :
- un élément radialement excentrique (11) solidaire en rotation du premier demi-vilebrequin (10),
- un volant (21) solidaire en rotation du deuxième demi-vilebrequin (20) et disposé coaxialement autour de l'élément excentrique (H),
ledit volant comprenant un ou plusieurs groupes de couplage (30) incluant chacun au moins un premier cylindre (31a), dit de travail et un deuxième cylindre (31b), dit de travail radiaux, qui communiquent entre eux par un circuit étanche hydraulique contenant un fluide hydraulique
lesdits cylindres (31a, 31b) renfermant chacun un piston mobile (32a, 32b), qui est agencé pour pouvoir être écarté radialement par appui contre l'excentrique (11) lorsque le premier demi-vilebrequin (10) et le deuxième demi-vilebrequin (20) ont un mouvement de rotation relatif l'un par rapport à l'autre ;
en ce que l'excentrique (11) présente au moins un profil radialement croissant (11c), dit profil montant, et au moins un profil radialement décroissant (l ld), dit descendant, qui sont disposés et agencés de façon à ce que :
- lorsque le profil croissant (11c) repousse l'un des pistons (32a, 32b) dudit groupe (30) en un déplacement montant, constituant alors un piston montant, ledit déplacement montant repousse l'autre piston dudit groupe vers l'excentrique en un mouvement descendant par l'intermédiaire dudit fluide hydraulique, constituant alors un piston descendant ; et
- ledit profil décroissant (l ld) autorise le déplacement descendant dudit piston descendant ; en ce que ledit volant (21) comprend en outre au moins un dispositif de réglage (50) d'une section de passage dudit circuit hydraulique entre lesdits premier et deuxième cylindres, lequel est commandé pour réaliser sélectivement :
- une ouverture de ladite section de passage, autorisant le passage du fluide du premier cylindre (31a) au deuxième cylindre (31b) et réciproquement,
- une fermeture partielle ou totale de ladite section de passage, formant une section dite de freinage qui freine ou bloque ledit passage du fluide, et par voie de conséquence le déplacement du piston montant, lequel s'oppose alors à la rotation du profil croissant, produisant ainsi un freinage ou un blocage de la rotation de l'excentrique par rapport au volant (21)
et en ce que le volant porte, pour chaque piston de travail, un doigt de maintien (72) pouvant être déplacé entre :
- une position de maintien dans laquelle il coopère par engagement mécanique avec un accident de forme du piston (34) pour retenir ledit piston en position haute, et
- une position dégagée dans laquelle il laisse ledit piston libre en translation dans son cylindre.
Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volant (21) comprend en outre, pour un ou plusieurs groupes de couplage (30), un ou plusieurs cylindres dit de réserve (35) qui comprennent une enceinte élastique communiquant avec le circuit hydraulique dudit groupe (30), de façon à pouvoir, automatiquement ou sélectivement :
- maintenir dans ledit circuit hydraulique une pression suffisante,
- admettre du fluide hydraulique provenant simultanément d'un premier et d'un second cylindre d'un même groupe, autorisant ainsi une remontée simultanée desdits premier et deuxième pistons (32a, 32b).
Dispositif d'accouplement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un cylindre de réserve (35) est fermé à une extrémité et contient un piston mobile (36) prenant appui de manière élastique sur ladite extrémité fermée.
4. Dispositif d'accouplement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque groupe de couplage (30) comprend exactement un cylindre de réserve (35) et deux cylindres de travail (31a, 31b).
5. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (50) comprend, pour un ou plusieurs cylindres de travail :
- une bague d'obturation (51) fixée au volant et qui comprend une ouverture de communication (513) entre le cylindre (31a, 31b) et le circuit hydraulique du groupe de couplage (30),
- une tige d'obturation mobile (52) comportant une surface de contact (53) coopérant avec l'ouverture de la bague d'obturation pour, selon sa position, ouvrir ou fermer plus ou moins ladite ouverture et déterminer ainsi la section de freinage,
- une vis de réglage (56) montée dans le volant, sur laquelle la tige d'obturation prend appui ou est fixée,
et en ce que la vis de réglage est commandée en rotation pour déplacer en translation la tige d'obturation par rapport à l'ouverture de ladite bague d'obturation, et ainsi régler ladite section de passage.
6. Dispositif d'accouplement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vis de réglage (56) porte la tige d'obturation (52) par une liaison mobile en translation sous l'effet de la circulation du fluide, entre :
- une position en butée contre la vis, déterminée par la position de la vis de réglage, dans laquelle la position de la tige d'obturation vis-à-vis de la bague d'obturation détermine une première section de passage du fluide, dite de freinage,
- une position dégagée de la vis dans laquelle la position de la tige d'obturation vis-à-vis de la bague d'obturation détermine une deuxième section de passage du fluide, dite d'admission, plus grande que la première section de passage, réalisant ainsi un clapet à deux positions qui autorise, pour un même réglage de la vis de réglage :
- dans le sens de la sortie du cylindre, un débit de sortie réglé par la position de la vis de réglage, et
- dans le sens de l'entrée dans le cylindre, un débit d'admission supérieur au débit de sortie.
Dispositif d'accouplement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que :
- l'ouverture de la bague d'obturation présente une forme s'évasant vers le piston de travail,
- la vis de réglage (56) est à l'extérieur du cylindre, et
- la tige d'obturation (52) traverse ladite ouverture et présente du côté du piston une extrémité élargie portant la surface de contact qui coopère avec la forme évasée de l'ouverture de la bague d'obturation.
8. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la bague d'obturation (51) est montée libre dans une extrémité du cylindre de travail, et y est maintenue par un élément de rappel élastique (62) d'une raideur déterminée pour autoriser, au-delà d'une pression déterminée dans le cylindre, un déplacement de ladite bague (51) vers l'extérieur du cylindre de façon à libérer une section de fuite supplémentaire.
9. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la vis de réglage (56) est disposée radialement sur la périphérie du volant,
en ce qu'il comprend au moins un élément de manœuvre (70) immobile en rotation qui entoure le volant (21) et est agencé pour se translater dans une direction parallèle à l'axe du volant,
lequel élément de manœuvre présente au moins une forme coopérant avec au moins un maneton (58) dépassant de ladite vis de réglage (56), pour visser ou dévisser ladite vis de réglage (56) selon ladite translation.
10. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de crabotage (80) agencé pour réaliser un accouplement par engagement mécanique des deux demi-vilebrequins (10, 20).
11. Dispositif d'accouplement selon la revendication précédente,
caractérisé en ce que le dispositif de crabotage (80) comprend :
- d'une part, un ou plusieurs verrous (81) mobiles en translation et fixes en rotation par rapport au volant, qui sont agencés pour coopérer avec des accidents de forme complémentaires (14) portés par une face axiale de l'excentrique, et
- d'autre part un ou plusieurs ergots de commande (83) qui coopèrent avec un élément de manœuvre (70) mobile en translation pour commander le crabotage ou le décrabotage sous l'effet de la translation dudit élément de manœuvre.
12. Dispositif d'accouplement selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le dispositif de crabotage (80) comprend un ou plusieurs bras qui portent les ergots de commande (83) et commandent les doigts de maintien (72) des pistons de travail (32a, 32b).
13. Moteur comprenant au moins un premier et un second demi- vilebrequin accouplés par un dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
14. Véhicule comprenant un moteur selon la revendication précédente.
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