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WO 2007/085736 PCT/FR2007/000146
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DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT
ET DE LUBRIFICATION PAR PROJECTION D'HUILE
POUR MOTEUR A RAPPORT VOLUMETRIQUE VARIABLE
La présente invention a pour objet un dispositif qui permet de refroidir le
piston et
de lubrifier le système d'engrenage d'un moteur à rapport volumétrique
variable.
On connaît, d'après les brevets internationaux W098/51911, W000/31377,
W003/008783 appartenant au demandeur, différents dispositifs mécaniques pour
moteur à rapport volumétrique variable.
On remarque que le brevet international W098/51911 au nom du demandeur
décrit un dispositif servant à améliorer le rendement global des moteurs à
combustion interne à pistons utilisés à charge et régime variables par
adaptation
en marche de leur cylindrée effective et/ou de leur rapport volumétrique.
On constate que selon les brevets internationaux WO00/31377 et W003/008783
au nom du demandeur le dispositif de transmission mécanique pour moteur à
rapport volumétriqûe variable comprend au moins un cylindre dans lequel se
déplace un piston qui est solidaire, dans sa partie inférieure, d'un organe de
transmission coopérant d'une part au moyen d'une crémaillère de faible
dimension avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre part au moyen
d'une autre crémaillère de forte dimension avec une roue dentée solidaire
d'une
bielle, ceci permettant de réaliser la transmission du mouvement entre ledit
piston
et ladite bielle.
Ledit dispositif de transmission mécanique pour moteur à rapport volumétrique
variable comprend également au moins une crémaillère de commande coopérant
avec la roue dentée, des moyens de fixation du piston sur l'organe de
transmission qui offrent une précontrainte de serrage, des moyens de liaison
qui
permettent de rigidifier les dents des crémaillères, et des moyens de
renforcement
et d'allègement de la structure de la roue dentée.
On note que le piston du moteur à rapport volumétrique variable possède une
forme particulière qui diffère de celle des pistons des moteurs
conventionnels.
Il est connu de l'homme de l'art que les moteurs à rapport volumétrique
variable,
quel qu'en soit le principe mécanique, sont destinés à être suralimentés par
un
turbo compresseur ou par tout autre moyen de suralimentation dans bon nombre
d'applications.
Le moteur à rapport volumétrique variable décrit par les brevets précités
trouve
également tout son intérêt lorsqu'il est couplé à un dispositif de
suralimentation :
cela lui permet de délivrer un couple et une puissance spécifiques élevés et
de
remplacer un moteur conventionnel atmosphérique de cylindrée supérieure. Cette
stratégie permet de réduire la consommation des véhicules sans en réduire les
performances.
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L'un des problèmes posés par les moteurs suralimentés est la maîtrise de la
température des pistons qui reçoivent une quantité de chaleur d'autant plus
élevée que la pression de suralimentation est élevée. Pour remédier à ce
problème, les pistons des moteurs conventionnels suralimentés sont en général
refroidis par des injecteurs d'huile qui projettent de l'huile sous la calotte
desdits
pistons.
On note qu'aucun des brevets appartenant au demandeur ne fait état d'un
dispositif destiné à refroidir le ou les piston(s) du moteur à rapport
volumétrique
variable, pourtant, en l'absence d'un tel dispositif, ledit ou lesdits
piston(s) dudit
moteur encour(en)t le risque d'atteindre une température de fonctionnement
trop
élevée pouvant conduire à leur destruction.
On observe également que le moteur à rapport volumétrique variable comporte un
système d'engrenage pour transmettre la puissance et assurer son guidage qui
n'existe pas dans les moteurs conventionnels. Ledit système d'engrenage est
constitué de l'organe de transmission solidaire du piston du moteur qui
comporte
une crémaillère de forte dimension et qui coopère avec la roue dentée, ladite
roue
coopérant également avec la crémaillère de commande.
On note aûssi que ledit système d'engrenage est également constitué de
crémaillères de petite dimension qui coopèrent avec des petites roues dentées
aménagées à. chacune . des extrémités d'un rouleau synchronisé, lesdites
crémaillères de petite dimension, lesdites petites roues dentées et ledit
rouleau
synchronisé faisant partie du, dispositif de guidage à roulement du moteur à
rapport volumétrique variable.
On constate que le système d'engrenage est en majeure partie lubrifiée par le
brouillard d'huile présent dans le bloc moteur du moteur à rapport
volumétrique
variable lorsque ce dernier est en fonctionnement, ledit brouillard étant
produit
notamment par l'huile projetée dans ledit bloc moteur par les paliers
hydrodynamiques dudit moteur.
Cependant, selon la configuration géométrique du bloc moteur du moteur à
rapport volumétrique variable, ledit brouillard d'huile peut s'avérer
insuffisant pour
garantir au système d'engrenage une lubrification suffisante, en ce cas, les
surfaces des dents dudit système peuvent s'user prématurément ou être
détruites.
C'est pour maîtriser la température du ou des piston(s) du moteur à rapport
volumétrique variable et éviter la destruction desdits pistons d'une part, et
pour
garantir au système d'engrenage dudit moteur une lubrification appropriée
d'autre
part, que le dispositif de refroidissement et de lubrification par projection
d'huile
pour moteur à rapport volumétrique variable suivant l'invention se distingue
de l'art
antérieur en ce que, selon un mode particulier de réalisation :
= La température du ou des piston(s) du moteur à rapport volumétrique est
maîtrisée et reste toujours en deçà du seuil au-delà duquel un
fonctionnement durable dudit ou desdits pistons n'est plus assuré ;
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= La lubrification du système d'engrenage du moteur à rapport volumétrique
est améliorée de sorte que la pérennité des surfaces de contact des
différentes dents dudit système soit assurée conformément à la durée de
vie recherchée pour ledit moteur.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification par projection d'huile
pour
moteur à rapport volumétrique variable suivant la présente invention comprend
au
moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur dudit moteur à rapport
volumétrique variable de manière à projeter de l'huile sur au moins un des
composants mobiles dudit moteur, lesdits composants mobiles étant constitués
au
moins d'un piston solidaire dans sa partie inférieure d'un organe de
transmission
coopérant, d'une part avec un dispositif de guidage à roulement, et d'autre
part
avec une roue dentée, ladite la roue dentée coopérant d'une part avec une
bielle
reliée à un vilebrequin et d'autre part à l'opposé de l'organe de transmission
avec
une autre crémaillère dite crémaillère de commande dont la position verticale
par
rapport au bloc moteur est pilotée par un dispositif de contrôle.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur placé dans le bloc moteur qui projette de
l'huile
provenant du circuit de lubrification sous pression du moteur.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à
projeter de l'huile sous la calotte d'au moins un piston que comporte le
moteur à
rapport volumétrique variable afin d'assurer le refroidissement dudit piston.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à
projeter de l'huile sur la surface externe inférieure d'un bol aménagé dans la
partie
supérieure de la calotte du piston afin d'assurer le refroidissement dudit
bol.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend un piston dont la surface externe inférieure du bol aménagé dans la
partie supérieure de la calotte comporte au moins un barrage de retenue
d'huile
qui est constitué par le rebord d'au moins un auget afin de retenir l'huile au
contact avec le dessous de la calotte dudit piston lors des accélérations et
décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à
projeter de l'huile dans une écope aménagée sous le piston du moteur, ladite
écope forçant ladite huile à aller dans une cavité aménagée dans la partie
centrale dudit piston.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend un piston dont la cavité aménagée dans la partie centrale dudit
piston
comporte dans son extrémité supérieure une cuvette afin de retenir de l'huile
en
contact avec le dessous de la calotte dudit piston lors des accélérations et
décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut.
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Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend un piston dont la cavité aménagée dans la partie centrale dudit
piston
comporte dans sa partie supérieure une chambre de répartition qui comprend au
moins un orifice débouchant entre les ailettes de soutènement de la calotte
dudit
piston.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur placé dans le bloc moteur qui projette de
l'huile
dans l'orifice d'entrée d'au moins une galerie aménagée dans la masse du
piston,
ladite galerie étant située dans la partie périphérique dudit piston et sous
la calotte
dudit piston.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à
projeter de l'huile sur au moins un organe de transmission monté solidairement
de
la partie inférieure du ou de chaque piston du moteur à rapport volumétrique
variable, afin d'en lubrifier la crémaillère de forte dimension d'une part, et
afin de
lubrifier les dents de la roue dentée avec laquelle coopère ladite crémaillère
d'autre part.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à
projeter de l'huile sur au moins une crémaillère de commande du moteur à
rapport
volumétrique variable afin d'en lubrifier la crémaillère de forte dimension
d'une
part, et afin de lubrifier les dents de la roue dentée avec laquelle coopère
ladite
crémaillère d'autre part.
-Le dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention
comprend au moins un injecteur qui est placé dans le bloc moteur de manière à
projeter de l'huile sur au moins un dispositif de guidage à roulement que
comporte
.le moteur à rapport volumétrique variable afin de lubrifier ledit dispositif
de
guidage à roulement.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre
d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention, les
caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de
procurer :
Figure 1 est une vue en coupe illustrant un mode particulier de réalisation du
dispositif de refroidissement et de lubrification suivant la présente
invention.
Figures 2 à 4 sont des vues montrant un piston pour moteur à rapport
volumétrique variable prévu pour coopérer avec au moins un injecteur d'huile
qui
assure le refroidissement dudit piston.
On a montré en figure 1 un exemple de réalisation non limitatif du
positionnement
et de l'orientation d'au moins un injecteur 701 du dispositif de
refroidissement et
de lubrification 700 qui est placé dans le bloc moteur 100 d'un moteur à
rapport
volumétrique variable de manière à projeter de l'huile sur au moins un des
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composants mobiles dudit moteur, lesdits composants étant, pour certains,
prévus
pour recevoir ladite huile
Le moteur à rapport volumétrique variable comporte pour chaque cylindre 110
5 réalisé dans le bloc moteur 100 un dispositif de transmission mécanique 1
comportant des composants mobiles qui sont constitués d'un piston 2 solidaire
dans sa partie inférieure d'un organe de transmission 3 coopérant, d'une part
avec un dispositif de guidage à roulement 4, et d'autre part avec une roue
dentée
5.
La roue dentée 5 coopère avec une bielle 6 reliée à un vilebrequin 9 afin de
réaliser la transmission du mouvement entre le piston 2 et ledit vilebrequin
9. La
roue dentée 5 coopère à l'opposé de l'organe de transmission 3 avec une
crémaillère de commande 7 dont la position verticale par rapport au bloc
moteur
100 est pilotée par un dispositif de contrôle 12 comportant un vérin de
commande
8, dont le piston de vérin 13 est guidé dans un cylindre de vérin 112 aménagé
dans le bloc moteur 100. Le cylindre de vérin 112 est fermé dans sa partie
supérieure par une culasse de vérin 113 qui peut être vissée sur le bloc
moteur
100.
L'organe de transmission 3 sôlidaire du piston 2 est pourvu sur l'une de ses
faces
d'une première crémaillère de forte dimension 35 dont les dents 34 coopèrent
avec celles 51 de la roue dentée 5.
L'organe de transmission 3 comporte, à l'opposé de la première crémaillère 35,
une autre crémaillère 37 dont les dents 38 de faible dimension coopèrent avec
celles d'un rouleau 40 du dispositif de guidage à roulement 4.
Le bloc moteur 100 est solidaire d'un support 41 comportant des crémaillères
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assurant la synchronisation du déplacement du rouleau 40 avec celui du piston
2.
La crémaillère de commande 7, dont la position verticale par rapport au bloc
moteur 100, est pilotée par un dispositif de contrôle 12 comportant un vérin
de
commande 8 qui est constitué d'une tige supérieure de vérin 10, d'une tige
inférieure de vérin 16, d'un piston de vérin 13 et d'une tige de contrôle 20.
La crémaillère de commande 7 comporte des dents 74 qui coopèrent avec celles
52 de la roue dentée 5.
Le dispositif de refroidissement et de lubrification 700 comprend au moins un
injecteur 701, 712, 713 qui est placé dans le bloc moteur 100 et qui projette
de
l'huile provenant du circuit de lubrification sous pression du moteur à
rapport
volumétrique variable.
L'injecteur 701 est placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de
l'huile
sous une calotte 702 d'au moins un piston 2 que comporte le moteur à rapport
volumétrique variable afin d'assurer le refroidissement dudit piston.
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Selon un autre mode de réalisation l'injecteur peut être placé dans le bloc
moteur
100 de manière à projeter de l'huile sur une surface externe inférieure d'un
bol
703 aménagé dans la partie supérieure de la calotte 702 du piston 2 afin
d'assurer le refroidissement dudit bol.
La surface externe inférieure du bol 703 aménagé dans la partie supérieure de
la
calotte 702 du piston 2 comporte au moins un barrage de retenue d'huile 704
qui -
est constitué par le rebord d'au moins un auget 705 afin de retenir l'huile au
contact avec le dessous de la calotte 702 du piston 2 lors des accélérations
et
décélérations qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut.
L'injecteur 701 est placé dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de
l'huile
dans au moins une écope 706 aménagée sous le piston 2 du moteur, ladite écope
forçant l'huile à aller dans une cavité 707 aménagée dans la partie centrale
dudit
piston.
La cavité 707 aménagée dans la partie centrale du piston 2 comporte dans son
extrémité supérieure une cuvette 708 afin de retenir de l'huile en contact
avec le
dessous de la calotte 702 dudit piston lors des accélérations et décélérations
qu'effectue ledit piston au voisinage de son point mort haut.
La cavité 707 aménagée dans la partie centrale du piston 2 comporte dans sa
partie supérieure une chambre de répartition 709 qui comprend au moins un
orifice 710 débouchant entre des ailettes de soutènement 711 de la calotte 702
dudit piston.
Selon un autre mode de réalisation illustré en figure 4, l'injecteur peut être
placé
dans le bloc moteur 100 de manière à projeter de l'huile dans un orifice
d'entrée
714 d'au moins une galerie 715 aménagée dans la masse du piston 2, ladite
galerie étant située dans la partie périphérique dudit piston et sous la
calotte 702
dudit piston.
On note qu'après avoir refroidi le piston 2, une partie de l'huile projetée
sous ledit
piston 2 par l'injecteur 701 vient ensuite, lorsqu'elle redescend par gravité
dans le
carter d'huile de lubrification du moteur, lubrifier le dispositif de
transmission
mécanique 1 et plus particulièrement les composants mobiles constitués par
l'organe de transmission 3, le dispositif de guidage à roulement 4, et la roue
dentée 5. Selon un mode particulier de réalisation, le débit d'huile de
l'injecteur
701 peut être asservi aux conditions de fonctionnement dudit moteur.
Selon un autre mode de réalisation un injecteur 713 peut être placé dans le
bloc
moteur 100 de sorte à projeter de l'huile sur au moins un organe de
transmission
3 monté solidairement de la partie inférieure du ou de chaque piston 2 du
moteur
à rapport volumétrique variable, afin d'en lubrifier les dents 34 de la
première
crémaillère de forte dimension 35 d'une part, et afin de lubrifier les dents
51 de la
roue dentée 5 avec laquelle coopère ladite crémaillère d'autre part.
Selon un autre mode de réalisation un injecteur 712 placé dans le bloc moteur
100 peut être prévu pour projeter de l'huile sur au moins une crémaillère de
commande 7 afin d'en lubrifier les dents 74 d'une part, et afin de lubrifier
les dents
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52 de la roue dentée 5 avec laquelle coopère la crémaillère de commande 7
d'autre part.
Un injecteur d'huile peut aussi être placé dans le bloc moteur 100 de manière
à
projeter de l'huile sur au moins un dispositif de guidage à roulement 4.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée
qu'à
titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont
on ne
sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre
équivalent.
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