WO2019110685A1 - Dispositif de propulsion d'un engin marin de navigation et engin marin de navigation pourvu d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de propulsion d'un engin marin de navigation et engin marin de navigation pourvu d'un tel dispositif Download PDF

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WO2019110685A1
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shaft
propulsion
transmission
engine
motor
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PCT/EP2018/083690
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Pierre-Julien Hubert
Romain Jallon
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Mecachrome France
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    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Definitions

  • the invention relates to a device for propulsion of a marine navigation apparatus and in particular an outboard-type propulsion device. It also relates to a navigation device with such a device.
  • marine navigational devices are equipped with a propulsion device mounted at the stern of the vehicle by means of a system allowing the device to be rotated about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle.
  • the invention relates more particularly to propulsion devices of the outboard type, that is to say whose upper part, comprising a motor, is located outside the navigation apparatus.
  • a device of this type thus makes it possible to free the space of the boat in which the engine is normally housed. In addition, it avoids the presence of rotation means between the motor shaft and a torque transmission shaft from the engine to
  • a means of propulsion of the navigation apparatus which simplifies the transfer of a torque from the engine to the propulsion means. Finally, access to the engine is also easier, which simplifies maintenance operations.
  • vertical shaft is meant a shaft extending generally perpendicularly to a propulsion axis of the machine, that is to say perpendicular to the direction of movement of the marine navigation apparatus.
  • the document FR 2 939 403 describes a device of this type in which the transmission of the torque between the driving shaft and the transmission shaft, which extend perpendicularly to one another, is achieved by means of parallel trees
  • This device however, has the disadvantage of being a relatively complex construction because of the presence of several additional trees and many gables.
  • This device remains relatively complex because of the presence of an intermediate shaft, a transmission belt associated with pulleys and pinions.
  • the transmission of torque between the tree motor and the shaft of the propulsion means is achieved by means of two horizontal intermediate shafts and belts.
  • the object of the invention is to overcome the drawbacks of the known devices by proposing a device for propelling an outboard-type navigation craft, that is to say comprising an engine located outside the vehicle of navigation for
  • the invention relates to an outboard-type propulsion device for a marine navigation apparatus comprising a propulsion means, at least one engine providing a torque to a shaft
  • a motor extending outside of the engine and driving a propeller shaft for providing torque to the propulsion means, the drive shaft and the propulsion shaft being in a fixed relative orientation, and a connected transmission means in
  • the propulsion means is located at least partially under the engine
  • 15 of transmission is between 45 ° and 90 °;
  • the motor shaft extends downstream of the engine while the transmission shaft extends from the downstream of the engine towards the upstream of the engine;
  • the output of the transmission means is located
  • the driving shaft and the propulsion shaft form between them an angle of between 0 ° and 45 °;
  • the change of orientation between the engine torque and the modified torque is approximately 90 °;
  • An alternative selection means of front, rear and neutral position propulsion, and / or a speed reduction means are provided in the transmission means;
  • the propulsion means comprises two propellers
  • the joints of the double-joint shaft are homokinetic joints
  • the joints of the double-jointed shaft are cardan joints
  • the device comprises an internal combustion engine and an electric motor.
  • the invention also relates to a navigation apparatus equipped with a propulsion device according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic illustration of an example of a propulsion device according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of an alternative embodiment of the propulsion device according to
  • Figure 3 is a schematic view illustrating another alternative embodiment of the propulsion device according to the invention.
  • Figure 4 is a partial sectional view
  • Figures 5 and 6 are schematic views illustrating examples of counter-rotating thrusters.
  • the propulsion device comprises an upper part 5, comprising a motor 1 and a
  • transmission means 2 of the engine torque an intermediate portion 6 comprising a transmission shaft 3 and a lower part 7 comprising the propulsion means 4.
  • Envelope (not shown) which delimits an internal housing for the various constituent means of the propulsion device.
  • propulsion device is represented in a position of vertical use
  • This device is intended to be fixed to the stern of a marine navigation apparatus by means of articulation means which are not shown in FIG. 1. These articulation means make it possible to
  • the engine 1 is here an internal combustion engine and then conventionally comprises a plurality of cylinders included in a cylinder block and each delimiting a combustion chamber.
  • a moving piston moves by means of a connecting rod connecting the mobile piston to a crankshaft (these various elements are conventional and are not shown in FIG. 1).
  • crankshaft drives a motor shaft 20 (see Figure 4), which is located in the axis of the crankshaft.
  • the crankshaft and the motor shaft are substantially parallel to the propulsion axis P of the device.
  • the invention is however not limited to this embodiment and the device could also include an electric motor in addition to an internal combustion engine to obtain a hybrid propulsion device.
  • This electric motor could be located above the transmission means 2, which would then have an input for receiving the torque of this electric motor, the axis of the electric motor then being substantially perpendicular to the drive shaft 20.
  • the motor shaft thus extends outside the motor and is connected at one end to the output of the crankshaft and at the other end to the input of the transmission means 2.
  • the motor shaft 20 extends downstream of the engine, that is to say the side opposite the stern of the navigation apparatus, when the device is fixed on the here, or still opposite the means of articulation of the device on the stern of the navigation apparatus.
  • the transmission means 2 which is located in the downstream extension of the drive shaft is therefore also positioned downstream of the engine (and not under the engine).
  • the transmission means 2 has the function of transmitting the motor torque supplied by the motor shaft to the transmission shaft 3.
  • This transmission shaft comprises at each of its ends a seal 30, 31, a first seal 30 being connected to the output 21 of the transmission means 2, while the second seal 31 is connected to the inlet 42 of the propulsion means 4.
  • the inlet 42 as the outlet 21 consist of trees. It can also be considered that the shaft 21 is part of the seal 30 and that the input shaft 42 is part of the seal
  • joint a ball joint 20 type.
  • these seals are designed to couple two non-aligned rotating shafts.
  • the two seals are preferably homokinetic joints and / or cardan joints.
  • this shaft 3 extends inclinedly between the transmission means 2 and the propulsion means 4. This inclination between the transmission means 2 and the propulsion means 4 is towards the upstream, or towards the stern of the navigation apparatus when the propulsion device is in use. This makes it possible to place the propulsion means at least partially under the engine 1 along the axis V, and thus to promote the compactness of the propulsion device.
  • the angle Y between the propulsion axis P or the propulsion shaft 40 and the transmission shaft 3 is approximately 45 °.
  • this angle Y can be between 45 ° and 90 ° and
  • this angle Y is preferably greater than 45 ° when the joints used are universal joints.
  • the transmission means 2 is designed to change the orientation of the engine torque (here around a substantially horizontal axis) to transmit it to the first universal joint 30.
  • the change in orientation between the engine torque and the modified torque transmitted at the first universal joint (represented by the angle b) is approximately 90 ° .
  • angle b is at least 70 ° to allow transmission of the engine torque to the universal joint 30.
  • FIG. 1 shows that the propulsion shaft 40 extends, in this embodiment, towards the rear
  • this propulsion shaft is a propulsion shaft
  • propulsion are substantially parallel, both being substantially horizontal or parallel to the axis of propulsion P.
  • FIG. 2 shows that the inclination of the transmission shaft 3 may vary according to the modes of
  • FIG. 2 shows another example of a propulsion device according to the invention which has the same general characteristics as that illustrated in FIG.
  • the axis of the crankshaft, the drive shaft and the drive shaft are always substantially parallel to the propulsion axis P and the transmission means 2 is provided downstream of the engine
  • the propulsion means 4 is located completely under the engine, the engine and the propulsion means being substantially aligned by
  • the propulsion means 4 is only partially under the engine, since it is shifted rearwardly with respect to this vertical axis.
  • This arrangement makes it possible to increase the angle Y between the propulsion axis and the transmission shaft 3, which relieves the stresses on the two cardan joints 30 and 31.
  • the propulsion device always has the same constituent means, this variant consisting of inclining the crankshaft of the engine 1 and therefore
  • This orientation is characterized by the angle a, taken between the axis of propulsion P and the direction of
  • the motor shaft This angle is greater than 0 ° and can be up to 45 °. However, it is preferably between 0 and 20 °.
  • this inclination of the motor makes it possible to reduce the operating angle 90 ° -g of the first universal joint 30 and, to a lesser extent, the operating angle 90 ° -y of the second universal joint 31. This allows the joints to work in
  • This inclination also improves the engine balance by directing the center of gravity towards the boat and the propulsion means.
  • Antipollution systems or marinating devices water pumps, heat exchangers.
  • this shaft is of simplified construction compared to the drive means conventionally used in known devices and
  • this inclined transmission shaft makes it possible to bring the propulsion means and thus the propeller the stern of the navigation apparatus, which makes the device compact while decreasing the drag force.
  • crankshaft or motor shaft
  • the propulsion shaft are in a fixed relative position, no movement occurring between them.
  • FIG. 4 shows in more detail the embodiment of the transmission means 2.
  • This figure shows the main components of the upper part of the device. It schematically represents the casing 8 in which the various parts of the device are housed, this casing being partially torn off at the level of the
  • this figure shows the crankshaft 10 of the engine 1 which drives the motor shaft 20.
  • a damping flywheel 12 and a clutch 13 are
  • crankshaft 10 provided between the crankshaft 10 and the transmission means 2.
  • the latter here comprises a first conical gear 22 connected directly to the input shaft 20 or in direct contact with this shaft 20 as well as a second conical gear 23 and a third conical gear 24.
  • the second and third bevel gears 23 and 24 rotate in opposite directions and are activated by means of the clutch 25 which makes it possible to connect them selectively to the output shaft 21 of the transmission means.
  • the dog can also assume a neutral position in which no torque is transmitted to the shaft 21.
  • the transmission means includes an alternative selection means
  • the sprockets can also be designed to provide speed reduction.
  • the speed reduction means is also provided in the transmission means.
  • the transmission means 2 comprises only gears and no intermediate shaft. It is therefore of a simple and compact design.
  • the device is lacking
  • the output shaft 21 of the transmission means 2 is connected to the first seal 30, itself connected to the shaft
  • the output shaft 21 of the transmission means is located at a level lower than that of the engine 1, whereas in the example illustrated in FIG. is in a lower level than that of the crankshaft 10. In both cases, it is considered to be below the engine level.
  • the speed reduction and reverse mechanisms are provided in the propulsion means.
  • these mechanisms are included in the transmission means.
  • Figures 5 and 6 describe two embodiments of the propulsion means 4 which essentially includes a drive means of two counter-rotating shafts, the propulsion means comprising two counter-rotating propellers.
  • the invention is of course not limited to such a drive means and it could include only one propeller.
  • the second seal 31 connects the transmission shaft 3 to the input shaft 42 of the propulsion means 4.
  • This one drives a first conical gear 50
  • the first bevel gear 51 drives the propeller shaft 40 in a first direction, while the second bevel gear 52 drives a second shaft.
  • Each of the propeller shafts 40 and 41 rotates a helix, that of the shaft 40 being rotatable and that of the shaft 41 being counter-rotating or vice versa.
  • the two propeller shafts 40 and 41 both extend on the downstream side of the propulsion device, that is to say, in the examples illustrated in FIGS. 1 and 3, on the same side. that the means of transmission 2.
  • the embodiment shown in FIG. 6 differs from the previous one in that the propulsion shaft 40 always extends rearwardly, as in the embodiments illustrated in FIGS. 1 to 3.
  • the shaft contrarotating propulsion 41 is the shaft contrarotating propulsion 41
  • the transmission means is located
  • the invention is however not limited to this embodiment and the transmission means 2 could be positioned upstream of the engine 1. In this case, the transmission shaft is always inclined since
  • the input shaft 42 of the propulsion means 4 is substantially perpendicular to the propulsion shaft 40 or to the propulsion axis P.
  • Input 42 is not necessarily parallel (see FIG. 3).
  • the propulsion device requires lubricating oil. This is why the device includes an oil tank
  • this oil reservoir is housed in the lower part 7 of the propulsion device which is, in use, below the average waterline of the navigation apparatus.
  • this average waterline is generally located in the intermediate portion 6 of the propulsion device.
  • the oil reservoir is cooled by the temperature of the water which is generally lower than that of the lubricating oil.
  • this oil reservoir is common to the transmission means and the propulsion means.
  • the present invention is not limited to the more specifically described embodiments. On the contrary, it encompasses all the variants and in particular those in which various mechanisms are integrated in the transmission means and the propulsion means is not located at least partly under the engine but offset upstream or towards the engine. downstream of the engine.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de propulsion de type hors-bord pour un engin marin de navigation comprenant un moyen de propulsion (4), au moins un moteur (1) fournissant un couple à un arbre moteur (20) s' étendant à l' extérieur du moteur et entraînant un arbre de transmission (3) destiné à fournir un couple au moyen de propulsion, l' arbre moteur et l' arbre de propulsion étant dans une orientation relative fixe, et un moyen de transmission (2) relié en entrée à l' arbre moteur (20) pour recevoir le couple moteur et le transmettre au moins en partie à l' arbre de transmission. Le moyen de transmission (2) modifie l' orientation du couple moteur et le transmet, sous la forme d'un couple modifié, à l' arbre de transmission (3) auquel il est relié en sortie et en ce que l' arbre de transmission (3) est un arbre à double cardan (30, 31) qui s' étend de façon inclinée entre le moyen de transmission (2 ) et le moyen de propulsion (4), l' arbre de transmission transmettant au moins en partie le couple modifié au moyen de propulsion.

Description

DISPOSITIF DE PROPULSION D'UN ENGIN MARIN DE NAVIGATION ET ENGIN MARIN DE NAVIGATION POURVU D'UN TEL DISPOSITIF
5 L'invention concerne un dispositif de propulsion d'un engin marin de navigation et en particulier un dispositif de propulsion de type hors-bord. Elle se rapporte également à un engin de navigation doté d'un tel dispositif.
10 Actuellement, de nombreux engins marins de navigation sont équipés d'un dispositif de propulsion monté à la poupe de l'engin par l'intermédiaire d'un système permettant la rotation du dispositif autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du
15 bateau pour pouvoir le relever hors de l'eau.
L' invention concerne plus particulièrement les dispositifs de propulsion du type hors-bord, c'est à dire dont la partie haute, comprenant un moteur, est située à l'extérieur de l'engin de navigation.
20 Un dispositif de ce type permet donc de libérer l'espace du bateau dans lequel le moteur est normalement logé. De plus, il évite la présence de moyens de rotation entre l'arbre du moteur et un arbre de transmission du couple depuis le moteur vers
25 un moyen de propulsion de l'engin de navigation, ce qui simplifie le transfert d'un couple depuis le moteur vers le moyen de propulsion. Enfin, l'accès au moteur est également plus aisé, ce qui simplifie les opérations de maintenance.
30 II existe des moteurs à arbre vertical. Cependant, dans le cadre de l'invention, on souhaite pouvoir utiliser des moteurs issus de l'industrie automobile et non développés spécifiquement pour des applications marines. Ceci permet de bénéficier des technologies éprouvées pour les moteurs automobiles
5 et à des coûts réduits, compte tenu de leur production en grande série.
Ces moteurs, qu'ils soient du type Diesel ou à essence, comportent un arbre moteur orienté horizontalement si bien que des moyens sont prévus
10 pour transmettre un couple entre l'arbre moteur horizontal et l'axe du moyen de propulsion, également horizontal .
Certains de ces dispositifs de propulsion hors- bord ont la particularité d'utiliser un arbre de
15 transmission vertical. On entend, par arbre vertical, un arbre qui s'étend globalement perpendiculairement à un axe de propulsion de l'engin, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction de déplacement de l'engin marin de navigation.
20 Ainsi, le document FR 2 939 403 décrit un dispositif de ce type dans lequel la transmission du couple entre l'arbre moteur et l'arbre de transmission, qui s'étendent perpendiculairement l'un à l'autre, est réalisée au moyen d'arbres parallèles
25 à l'arbre moteur et d'une pluralité de pignons. Ces arbres permettent de déplacer l'arbre de transmission sous le moteur. Ceci rapproche l'hélice du bateau, diminue la force de trainée et rend également le dispositif plus compact.
30 Ce dispositif présente cependant l'inconvénient d'être une construction relativement complexe du fait de la présence de plusieurs arbres supplémentaires et de nombreux pignons .
On peut également citer le document US 8 460 041 qui décrit un dispositif de propulsion du même type
5 avec un moteur à l'extérieur de l'engin de navigation dont l'axe est parallèle à celui du moyen de propulsion. La transmission du couple entre l'arbre moteur et l'arbre de transmission vertical est réalisée grâce à deux moyens d'entrainement, le
10 premier entre l'arbre moteur et un arbre intermédiaire situé sensiblement sous le moteur et parallèle à l'arbre moteur et le deuxième, entre cet arbre intermédiaire et l'arbre de transmission vertical .
15 On entend par moyen d'entrainement, un moyen pour transmettre un couple d'un arbre à un arbre adjacent suivant, comme par exemple une courroie de transmission ou deux pignons engrenant l'un avec l' autre .
20 La construction de ce dispositif reste relativement complexe du fait de la présence d'un arbre intermédiaire, d'une courroie de transmission associée à des poulies et des pignons.
On peut encore citer le document US 2014/0179179
25 qui concerne toujours un dispositif de propulsion avec un moteur à l'extérieur de l'engin de navigation et dont l'axe est parallèle à celui du moyen de propulsion .
Contrairement aux autres dispositifs, celui-ci ne
30 comporte pas d'arbre de transmission vertical. Par ailleurs, la transmission de couple entre l'arbre moteur et l'arbre du moyen de propulsion est réalisée au moyen de deux arbres intermédiaires horizontaux et de courroies.
Ce dispositif présente l'avantage d'être compact
5 mais nécessite la présence d'arbres intermédiaires et de courroies, ce qui rend sa construction complexe. Par ailleurs, les courroies ont une durée de vie limitée, ce qui complique la maintenance du dispositif .
10 L' invention a pour objet de pallier les inconvénients des dispositifs connus en proposant un dispositif de propulsion d'un engin de navigation du type hors-bord, c'est à dire comprenant un moteur situé à l'extérieur de l'engin de navigation pour
15 entraîner un moyen de propulsion, dont la construction est simplifiée en réduisant le nombre de pièces mobiles du type arbre, pignon, courroie ou chaîne et dont le poids et le coût sont en conséquence réduits, le dispositif étant compact,
20 robuste et d'une maintenance simplifiée.
Ainsi, l'invention concerne un dispositif de propulsion de type hors-bord pour un engin marin de navigation comprenant un moyen de propulsion, au moins un moteur fournissant un couple à un arbre
25 moteur s'étendant à l'extérieur du moteur et entraînant un arbre de transmission destiné à fournir un couple au moyen de propulsion, l'arbre moteur et l'arbre de propulsion étant dans une orientation relative fixe, et un moyen de transmission relié en
30 entrée à l'arbre moteur et en sortie à l'arbre de transmission, caractérisé en ce que ledit moyen de transmission modifie l'orientation du couple moteur et le transmet, sous la forme d'un couple modifié, à l'arbre de transmission et en ce que l'arbre de transmission est un arbre à double joint qui s'étend
5 de façon inclinée entre le moyen de transmission et le moyen de propulsion, ledit arbre de transmission transmettant au moins en partie ledit couple modifié au moyen de propulsion.
Dans des modes de réalisation avantageux, on a de
10 plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le moyen de propulsion est situé au moins en partie sous le moteur ;
- l'angle entre l'arbre de propulsion et l'arbre
15 de transmission est compris entre 45° et 90°;
- l'arbre moteur s'étend en aval du moteur tandis que l'arbre de transmission s'étend depuis l'aval du moteur en direction de l'amont du moteur ;
- la sortie du moyen de transmission est localisée
20 sous le niveau du moteur ;
- l'arbre moteur et l'arbre de propulsion font entre eux un angle compris entre 0° et 45°;
- le changement d'orientation entre le couple moteur et le couple modifié est d'environ 90°;
25 - un moyen de sélection alternative de propulsion avant, arrière et de position neutre, et/ou un moyen de réduction de vitesse sont prévus dans le moyen de transmission ;
- le moyen de propulsion comprend deux hélices
30 contrarotatives ; - les joints de l'arbre à double joint sont des joints homocinétiques ;
- les joints de l'arbre à double joint sont des joints de cardan ;
5 - le dispositif comprend un moteur à combustion interne et un moteur électrique.
L' invention concerne également un engin de navigation équipé d'un dispositif de propulsion selon l' invention .
10 L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celles-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés sur lesquels :
15 La figure 1 est une illustration schématique d'un exemple de dispositif de propulsion selon l' invention .
La figure 2 est une vue schématique d'une variante de réalisation du dispositif de propulsion selon
20 l' invention .
La figure 3 est une vue schématique illustrant une autre variante de réalisation du dispositif de propulsion selon l'invention.
La figure 4 est une vue en coupe partielle
25 illustrant un exemple de réalisation du dispositif de propulsion selon l'invention.
Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques illustrant des exemples de propulseur contrarotatif .
Des éléments communs aux différentes figures
30 seront désignés par les mêmes références. Dans toute la demande, on comprend par être « en aval » ou « en arrière », être situé du côté opposé à la poupe de l'engin de navigation lorsque le dispositif de propulsion est fixé sur l'engin, et par
5 être « en amont » ou « en avant », être du côté de la poupe de l'engin de navigation.
En référence tout d'abord à la figure 1, le dispositif de propulsion selon l'invention comporte une partie haute 5, comprenant un moteur 1 et un
10 moyen de transmission 2 du couple du moteur, une partie intermédiaire 6 comportant un arbre de transmission 3 et une partie basse 7 comprenant le moyen de propulsion 4.
Ces trois parties sont disposées dans une
15 enveloppe (non représentée) qui délimite un logement interne pour les différents moyens constitutifs du dispositif de propulsion.
On comprend que le dispositif de propulsion est représenté dans une position d'utilisation verticale,
20 selon un axe vertical V de ce dispositif.
Ce dispositif est destiné à être fixé à la poupe d'un engin marin de navigation par l'intermédiaire de moyens d'articulation qui ne sont pas représentés sur la figure 1. Ces moyens d'articulation permettent
25 classiquement de relever le dispositif de propulsion au-dessus du niveau de l'eau.
Nous allons maintenant nous intéresser aux différents éléments constitutifs du dispositif de propulsion selon l'invention.
30 Le moteur 1 est ici un moteur à combustion interne et comporte alors classiquement une pluralité de cylindres inclus dans un carter de cylindres et délimitant chacun une chambre de combustion. Dans chaque cylindre, se déplace un piston mobile par l'intermédiaire d'une bielle reliant le piston mobile à un vilebrequin (ces différents éléments sont classiques et ne sont pas représentés sur la figure 1) ·
Le vilebrequin entraîne un arbre moteur 20 (voir figure 4), qui est situé dans l'axe du vilebrequin. Dans l'exemple illustré à la figure 1, le vilebrequin comme l'arbre moteur sont sensiblement parallèles à l'axe de propulsion P du dispositif.
L'invention n'est cependant pas limitée à ce mode de réalisation et le dispositif pourrait comprendre également un moteur électrique en sus d'un moteur à combustion interne pour obtenir un dispositif de propulsion hybride. Ce moteur électrique pourrait être localisé au-dessus du moyen de transmission 2, lequel comporterait alors une entrée pour recevoir le couple de ce moteur électrique, l'axe du moteur électrique étant alors sensiblement perpendiculaire à l'arbre moteur 20.
L'arbre moteur s'étend donc à l'extérieur du moteur et il est relié à une extrémité à la sortie du vilebrequin et à l'autre extrémité, à l'entrée du moyen de transmission 2.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'arbre moteur 20 s'étend en aval du moteur, c'est-à-dire du côté opposé à la poupe de l'engin de navigation, lorsque le dispositif est fixé sur celui-ci, ou encore à l'opposé des moyens d'articulation du dispositif sur la poupe de l'engin de navigation.
Le moyen de transmission 2 qui est situé dans le prolongement aval de l'arbre moteur est donc 5 également positionné en aval du moteur (et non sous le moteur) .
Le moyen de transmission 2 a pour fonction de transmettre le couple moteur fourni par l'arbre moteur à l'arbre de transmission 3.
10 Cet arbre de transmission comporte à chacune de ses extrémités un joint 30, 31, un premier joint 30 étant relié à la sortie 21 du moyen de transmission 2, tandis que le deuxième joint 31 est relié à l'entrée 42 du moyen de propulsion 4. L'entrée 42 15 comme la sortie 21 consistent en des arbres. On peut aussi considérer que l'arbre 21 fait partie du joint 30 et que l'arbre d'entrée 42 fait partie du joint
31.
On comprend ici par joint une articulation du type 20 rotule.
De manière générale, ces joints sont conçus pour accoupler deux arbres tournants non alignés.
Les deux joints sont, de préférence, des joints homocinétiques et/ou des joints de cardan.
25 Comme l'illustre la figure 1, cet arbre 3 s'étend de façon inclinée entre le moyen de transmission 2 et le moyen de propulsion 4. Cette inclinaison entre le moyen de transmission 2 et le moyen de propulsion 4 se fait vers l'amont, ou encore vers la poupe de 30 l'engin de navigation lorsque le dispositif de propulsion est en cours d'utilisation. Ceci permet de placer le moyen de propulsion au moins en partie sous le moteur 1 selon l'axe V, et donc de favoriser la compacité du dispositif de propulsion .
5 Dans l'exemple illustré sur la figure 1, l'angle Y entre l'axe de propulsion P ou l'arbre de propulsion 40 et l'arbre de transmission 3 est d'environ 45°.
L'invention n'est pas limitée à cet exemple et cet angle Y peut être compris entre 45° et 90° et
10 notamment entre 70° et 90° ou encore être d'environ 80° .
Il convient de noter que cet angle Y est, de préférence, supérieur à 45° lorsque les joints utilisés sont des joints de cardan.
15 Le moyen de transmission 2 est conçu pour modifier l'orientation du couple moteur (ici autour d'un axe sensiblement horizontal) pour le transmettre au premier joint de cardan 30.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, cette
20 modification de l'orientation entre le couple moteur et le couple modifié transmis au niveau du premier joint de cardan (matérialisé par l'angle b) est d' environ 900.
L'invention n'est cependant pas limitée à un tel
25 changement d'orientation. Il convient en pratique que l'angle b soit au minimum de 70° pour permettre la transmission du couple moteur au joint de cardan 30.
Dans le moyen de propulsion 4, il est prévu un moyen d'entrainement pour que le couple modifié qui
30 entraine l'arbre de transmission 3 soit transmis au moins en partie à l'arbre de propulsion 40. Ce moyen d'entrainement sera décrit plus en détail en référence aux figures 5 et 6.
La figure 1 montre que l'arbre de propulsion 40 s'étend, dans ce mode de réalisation, vers l'arrière
5 du dispositif de propulsion, c'est-à-dire du côté opposé à la poupe de l'engin de navigation, lorsque le dispositif de propulsion est en cours d' utilisation .
De façon classique, cet arbre de propulsion est
10 muni d'une hélice (non représentée sur la figure) disposée également à l'arrière du moyen de propulsion
4.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'axe du vilebrequin ou de l'arbre moteur et l'axe de
15 propulsion sont sensiblement parallèles, tous deux étant sensiblement horizontaux ou encore parallèles à l'axe de propulsion P.
De façon générale, dans un dispositif de propulsion de type hors-bord, l'angle entre l'arbre
20 moteur et l'arbre de propulsion est fixe mais non nécessairement nul.
Il est maintenant fait référence à la figure 2, pour montrer que l'inclinaison de l'arbre de transmission 3 peut varier selon les modes de
25 réalisation du dispositif de propulsion.
La figure 2 montre un autre exemple d'un dispositif de propulsion selon l'invention qui comporte les mêmes caractéristiques générales que celui illustré à la figure 1.
30 En particulier, l'axe du vilebrequin, de l'arbre moteur et de l'arbre de propulsion sont toujours sensiblement parallèles à l'axe de propulsion P et le moyen de transmission 2 est prévu en aval du moteur
1.
En revanche, la disposition relative du moteur 1
5 et du moyen de propulsion 4, selon l'axe vertical V du dispositif, est modifiée.
En effet, sur la figure 1, le moyen de propulsion 4 est situé complètement sous le moteur, le moteur et le moyen de propulsion étant sensiblement alignés par
10 rapport à l'axe vertical V.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le moyen de propulsion 4 n'est qu'en partie sous le moteur, puisqu'il est décalé vers l'arrière par rapport à cet axe vertical.
15 Cette disposition permet d'augmenter l'angle Y entre l'axe de propulsion et l'arbre de transmission 3, ce qui soulage les contraintes sur les deux joints de cardan 30 et 31.
Une autre variante de réalisation du dispositif de
20 propulsion selon l'invention est illustrée à la figure 3.
Le dispositif de propulsion comporte toujours les mêmes moyens constitutifs, cette variante consistant à incliner l'arbre de vilebrequin du moteur 1 et donc
25 l'arbre moteur par rapport à l'axe de propulsion (ou l'arbre de propulsion 40) qui, lui, demeure horizontal .
Cette orientation est caractérisée par l'angle a, pris entre l'axe de propulsion P et la direction de
30 l'arbre moteur. Cet angle est supérieur à 0° et peut aller jusqu'à 45°. Il est cependant de préférence compris entre 0 et 20°.
Par rapport au mode de réalisation illustré à la
5 figure 1, cette inclinaison du moteur permet de réduire l'angle de fonctionnement 90°- -g du premier joint de cardan 30 et, dans une moindre mesure, l'angle de fonctionnement 90°-y du deuxième joint de cardan 31. Ceci permet aux joints de travailler dans
10 de meilleures conditions, ce qui accroît leur durée de vie.
Cette inclinaison permet également d'améliorer l'équilibre du moteur en dirigeant le centre de gravité vers le bateau et le moyen de propulsion.
15 Dans tous les modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 3, on constate que l'utilisation d'un arbre incliné à double joint permet de libérer un espace entre le moteur 1 et le moyen de propulsion 4, espace qui peut être utilisé par exemple pour loger
20 des systèmes antipollution ou des dispositifs de marinisation (pompes à eau, échangeurs de chaleur) .
Par ailleurs, cet arbre est d'une construction simplifiée par rapport aux moyens d'entrainement classiquement utilisés dans les dispositifs connus et
25 qui comprennent des arbres supplémentaires, des courroies de transmission ou encore des pignons.
Il s'agit en effet d'un composant classiquement utilisé dans l'industrie automobile et dont le coût est relativement faible.
30 Enfin, cet arbre de transmission incliné permet de rapprocher le moyen de propulsion et donc l'hélice de la poupe de l'engin de navigation, ce qui permet de rendre le dispositif compact tout en diminuant la force de traînée.
On peut encore souligner que l'utilisation d'un
5 arbre à double joint permet d'assurer le fonctionnement du dispositif malgré un éventuel défaut d'alignement dans les trois dimensions de l'arbre moteur et de l'arbre de propulsion survenant lors de la construction ou de l'utilisation du
10 dispositif, ce qui augmente la fiabilité du dispositif en simplifiant sa conception et les tolérances de fabrication.
Il convient de souligner que, dans tous les modes de réalisation, le vilebrequin (ou l'arbre moteur) et
15 l'arbre de propulsion sont dans une position relative fixe, aucun mouvement ne se produisant entre eux.
Il est maintenant fait référence à la figure 4 qui montre plus en détail la réalisation du moyen de transmission 2.
20 Cette figure montre les principaux éléments constitutifs de la partie haute 5 du dispositif. Elle représente schématiquement le carter 8 dans lequel les différentes parties du dispositif sont logées, ce carter étant partiellement arraché au niveau de la
25 partie haute 5 et de la partie intermédiaire 6.
Ainsi, cette figure montre le vilebrequin 10 du moteur 1 qui entraîne l'arbre moteur 20.
Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 4, un volant amortisseur 12 et un embrayage 13 sont
30 prévus entre l'arbre de vilebrequin 10 et le moyen de transmission 2. Ce dernier comprend ici un premier pignon conique 22 relié directement à l'arbre d'entrée 20 ou en prise directe avec cet arbre 20 ainsi qu'un deuxième pignon conique 23 et un troisième pignon conique 24
5 situés à 90° du premier pignon.
Le deuxième et le troisième pignons coniques 23 et 24 tournent en sens inverse et sont activés au moyen du crabot 25 qui permet de les relier sélectivement à l'arbre de sortie 21 du moyen de transmission.
10 Le crabot peut également prendre une position neutre dans laquelle aucun couple n'est transmis à l' arbre 21.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, le moyen de transmission inclut un moyen de sélection alternative
15 de propulsion avant, arrière et de position neutre.
Les pignons peuvent être également conçus pour assurer une réduction de vitesse. Dans ce cas, le moyen de réduction de vitesse est également prévu dans le moyen de transmission.
20 En pratique, le moyen de transmission 2 ne comporte que des pignons et aucun arbre intermédiaire. Il est donc d'une conception simple et compacte .
De façon générale, le dispositif est dépourvu
25 d'arbre intermédiaire parallèle au vilebrequin ou à l'arbre moteur.
Comme illustré sur la figure 1 par exemple, l'arbre de sortie 21 du moyen de transmission 2 est relié au premier joint 30, lui-même relié à l'arbre
30 de transmission 3 qui s'étend de façon inclinée et vers l'avant du moteur jusqu'au deuxième joint 31. Ce dernier est relié en sortie, par l'arbre 42, au moyen de propulsion 4 qui entraine l'arbre de propulsion 40.
Par ailleurs, dans les exemples illustrés sur les 5 figures 1 à 3, l'arbre de sortie 21 du moyen de transmission est situé à un niveau inférieur à celui du moteur 1, tandis que dans l'exemple illustré à la figure 4, il est situé à un niveau inférieur à celui du vilebrequin 10. Dans les deux cas, on considère 10 qu'il est situé sous le niveau du moteur.
De façon générale, dans l'état de la technique, les mécanismes de réduction de vitesse et de marche arrière sont prévus dans le moyen de propulsion.
Dans le mode de réalisation du dispositif de 15 propulsion illustré à la figure 4, ces mécanismes sont inclus dans le moyen de transmission.
Ceci permet de réduire l'encombrement du moyen de propulsion afin de réduire son diamètre et donc la force de trainée. Ceci permet également d'intégrer 20 dans le moyen de propulsion un mécanisme d'entrainement d'hélices contrarotatives .
Ainsi, les figures 5 et 6 décrivent deux modes de réalisation du moyen de propulsion 4 qui inclut essentiellement un moyen d'entrainement de deux 25 arbres contrarotatifs , le moyen de propulsion comprenant deux hélices contrarotatives .
L'invention n'est bien sûr pas limitée à un tel moyen d'entrainement et celui-ci pourrait ne comprendre qu'une seule hélice. Dans l'exemple illustré à la figure 5, le deuxième joint 31 relie l'arbre de transmission 3 à l'arbre d'entrée 42 du moyen de propulsion 4.
Celui-ci entraine un premier pignon conique 50,
5 lequel entraîne deux pignons coniques en sens inverse 51 et 52.
Le premier pignon conique 51 entraîne l'arbre de propulsion 40 dans un premier sens, tandis que le deuxième pignon conique 52 entraîne un deuxième arbre
10 de propulsion 41, en sens inverse.
Chacun des arbres de propulsion 40 et 41 entraîne en rotation une hélice, celle de l'arbre 40 étant rotative et celle de l'arbre 41 étant contrarotative ou inversement .
15 Dans cet exemple de réalisation, les deux arbres de propulsion 40 et 41 s'étendent tous les deux du côté aval du dispositif de propulsion c'est-à-dire, dans les exemples illustrés sur les figures 1 et 3, du même côté que le moyen de transmission 2.
20 L'exemple de réalisation illustré à la figure 6 diffère du précédent en ce que l'arbre de propulsion 40 s'étend toujours vers l'arrière, comme dans les modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 3. Cependant, l'arbre de propulsion contrarotatif 41
25 s'étend lui vers l'amont du dispositif de propulsion, c'est-à-dire vers la poupe de l'engin de navigation.
L'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation et en particulier, les deux arbres rotatif et contrarotatif 40 et 41 pourraient
30 également s'étendre vers l'amont du dispositif de propulsion, c'est-à-dire vers la poupe de l'engin de navigation lorsque le dispositif est en utilisation.
Dans les exemples de réalisation illustrés sur les figures 1 à 4, le moyen de transmission est situé
5 vers l'arrière ou en aval du moteur 1 et l'arbre de transmission est incliné depuis le moyen de transmission vers le moyen de propulsion vers l'avant du dispositif ou encore en direction de la poupe de l'engin de navigation lorsque le dispositif de
10 propulsion est en fonctionnement.
L'invention n'est cependant pas limitée à ce mode de réalisation et le moyen de transmission 2 pourrait être positionné en amont du moteur 1. Dans ce cas, l'arbre de transmission est toujours incliné depuis
15 le moyen de transmission vers le moyen de propulsion mais cette fois en s'éloignant de la poupe de l'engin de navigation. Cette disposition permet toujours d'obtenir un dispositif compact et de réalisation simplifiée .
20 Par ailleurs, dans tous les exemples décrits, l'arbre d'entrée 42 du moyen de propulsion 4 est sensiblement perpendiculaire à l'arbre de propulsion 40 ou à l'axe de propulsion P.
On notera que l'arbre de sortie 21 et l'arbre
25 d'entrée 42 ne sont pas nécessairement parallèles (voir figure 3) .
Certains éléments du dispositif de propulsion nécessitent de l'huile de lubrification. C'est pourquoi, le dispositif comprend un réservoir d'huile
30 et une pompe à huile pour récupérer et stocker l'huile de lubrification et l'injecter dans ces éléments, comme par exemple les pignons coniques du moyen de transmission.
De préférence, ce réservoir d'huile est logé dans la partie basse 7 du dispositif de propulsion qui 5 est, en utilisation, sous la ligne de flottaison moyenne de l'engin de navigation. En effet, cette ligne de flottaison moyenne est généralement située dans la partie intermédiaire 6 du dispositif de propulsion. De ce fait, le réservoir d'huile est 10 refroidi par la température de l'eau qui est généralement plus basse que celle de l'huile de lubrification .
De façon préférée, ce réservoir d'huile est commun au moyen de transmission et au moyen de propulsion.
15 Comme il va de soi et comme il résulte également de ce qui précède, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles où 20 différents mécanismes sont intégrés dans le moyen de transmission et où le moyen de propulsion n'est pas situé au moins en partie sous le moteur mais décalé vers l'amont ou vers l'aval du moteur.
25

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de propulsion de type hors-bord pour un engin marin de navigation comprenant un moyen
5 de propulsion (4), au moins un moteur (1) fournissant un couple à un arbre moteur (20) s'étendant à 1 ' extérieur du moteur et entraînant un arbre de transmission (3) destiné à fournir un couple au moyen de propulsion, l ' arbre moteur et 1 ' arbre de
10 propulsion étant dans une orientation relative fixe, et un moyen de transmission (2 ) relié en entrée à 1 ' arbre moteur (20) et en sortie à l ' arbre de transmission, caractérisé en ce que ledit moyen de transmission (2 ) modifie 1 ' orientation du couple
15 moteur et le transmet , sous la forme d' un couple modifié, à l ' arbre de transmission (3) et en ce que 1 ' arbre de transmission (3) est un arbre à double joint (30, 31 ) qui s ' étend de façon inclinée entre le moyen de transmission (2 ) et le moyen de propulsion
20 (4), ledit arbre de transmission transmettant au moins en partie ledit couple modifié au moyen de propulsion .
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen de propulsion (4) est
25 situé au moins en partie sous le moteur (1) .
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que l ' angle Y entre l ' arbre de propulsion (40) et l ' arbre de transmission (3) est compris entre 450 et 90°.
30 4. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications, caractérisé en ce que l'arbre moteur (20) s'étend en aval du moteur tandis que l'arbre de transmission (3) s ' étend depuis 1 ' aval du moteur en direction de l'amont du moteur.
5. Dispositif selon 1 ' une quelconque des
5 revendications 1 à 4 , caractérisé en ce que la sortie du moyen de transmission est localisée sous le niveau du moteur .
6. Dispositif de propulsion selon l ' une quelconque des revendications 1 à 5 , caractérisé en
10 ce que 1 ' arbre moteur (20) et 1 ' arbre de propulsion (40) font entre eux un angle compris entre 0° et 45°.
7. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 6 , caractérisé en ce que le changement d' orientation entre le couple moteur et le
15 couple modifié est d' environ 90°.
8. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 7 , caractérisé en ce qu' un moyen de sélection alternative de propulsion avant , arrière et de position neutre, et/ou un moyen de réduction de
20 vitesse (23) sont intégrés dans le moyen de transmission .
9. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 8 , caractérisé en ce que le moyen de propulsion (4) comprend deux hélices
25 contrarotatives .
10. Dispositif selon 1 ' une des revendications 1 à
9, caractérisé en ce que les joints (30, 31 ) de
1 ' arbre à double joint sont des joints homocinétiques et/ou des joints de cardan .
30 11. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 10 , caractérisé en ce que ledit moteur (1) est un moteur à combustion interne, le dispositif comprenant également un moteur électrique relié au moyen de transmission (2 ) par un arbre sensiblement perpendiculaire à 1 arbre moteur (20) .
5 12. Engin marin de navigation équipé d'un dispositif de propulsion selon l ' une des revendications précédentes .
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