FR3008154A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Ce moteur à combustion interne (M) comprend au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) entraîné en rotation par un vilebrequin (2) du moteur à combustion interne (M), ledit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) étant monté libre en rotation dans un bâti (B) du moteur à combustion interne (M). La rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage (4, 12) est permise par des roulements (9, 10, 11, 23, 24, 25) à double rangée d'éléments roulants comprenant chacun deux roulements (231, 233) à une rangée d'éléments roulants appairés l'un à l'autre.This internal combustion engine (M) comprises at least one balancing shaft (4, 12) rotated by a crankshaft (2) of the internal combustion engine (M), said at least one balancing shaft (4, 12) being rotatably mounted in a frame (B) of the internal combustion engine (M). The rotation of the at least one balancer shaft (4, 12) is enabled by double-row rolling element bearings (9, 10, 11, 23, 24, 25) each comprising two bearings (231, 233) to a row of rolling elements paired with each other.
Description
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un moteur à combustion interne comprenant au moins un arbre d'équilibrage.The present invention relates to an internal combustion engine comprising at least one balancing shaft.
Les moteurs à combustion interne peuvent comprendre des systèmes d'équilibrage, qui permettent de compenser les vibrations du moteur dues au déplacement des pistons. Un moteur à combustion interne comprend parfois un seul arbre d'équilibrage, mais plus généralement deux arbres d'équilibrage entrainés en rotation en opposition de phase par une roue dentée du vilebrequin du moteur à combustion interne. Les arbres d'équilibrage comprennent généralement au moins une masse excentrée, qui occasionne des charges radiales et axiales qui croissent avec la vitesse de rotation des arbres d'équilibrage. Les arbres d'équilibrage sont généralement montés dans des supports du moteur à combustion interne via des roulements à bille, à aiguille ou à rouleaux. Il est connu notamment de US-A-2011/0247581, d'équiper les arbres d'équilibrage de roulements à une seule rangée de billes. De tels roulements présentent un jeu axial non contrôlable qui génère un bruit et une pollution importants et ont une durée de vie réduite quand ils sont utilisés pour supporter des arbres d'équilibrage. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouveau moteur à combustion interne, dont les arbres d'équilibrage sont supportés en rotation de façon plus fiable que dans l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne comprenant au moins un arbre d'équilibrage entraîné en rotation par un vilebrequin du moteur à combustion interne, ledit au moins un arbre d'équilibrage étant monté libre en rotation dans un bâti du moteur à combustion interne. Ce moteur à combustion interne est caractérisé en ce que la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage est permise par des roulements à double rangée d'éléments roulants comprenant chacun deux roulements à une rangée d'éléments roulants appairés l'un à l'autre. Grâce à l'invention, le jeu axial des roulements qui supportent la rotation des arbres d'équilibrage peut être annulé, ce qui permet de réduire le bruit produit par les roulements et de prolonger leur durée de vie. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel moteur à combustion interne peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les éléments roulants sont des billes, des rouleaux ou des aiguilles. - Les roulements permettant la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage sont à contacts obliques. - Les roulements permettant la rotation dudit au moins un arbre d'équilibrage sont à contacts droits. - Le moteur à combustion interne comprend un pignon suiveur interposé entre une roue dentée du vilebrequin et une roue dentée dudit au moins un arbre d'équilibrage. - Le moteur à combustion interne comprend deux arbres d'équilibrage, un pignon inverseur interposé entre une roue dentée du vilebrequin et une roue dentée de l'un des arbres d'équilibrage, et la rotation du pignon inverseur par rapport au bâti du moteur à combustion interne est permise par un roulement à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques. - Au moins un des roulements à double rangée d'éléments roulants est lubrifié par une huile de lubrification du moteur à combustion interne. - Au moins un des roulements à double rangée d'éléments roulants est équipé de joints d'étanchéité qui maintiennent, dans une chambre de roulement délimitée par lesdits joints, un lubrifiant, tel qu'une huile ou une graisse, disposé avant l'assemblage desdits joints avec les bagues du roulement. - La bague intérieure du roulement est montée fixe dans le bâti, et le pignon inverseur et la bague extérieure du roulement à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques sont formés intégralement. - Le roulement à double rangée d'éléments roulants à contacts obliques est monté sur un arbre par l'intermédiaire de sa bague intérieure et cette bague intérieure est intégralement formée sur cet arbre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un moteur à combustion interne conforme à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 1. Un moteur à combustion interne M est représenté sur la figure 1. Le moteur M comprend un bâti B. Le moteur à combustion interne M comprend un vilebrequin 2 dont une extrémité est munie d'une roue dentée 20. La roue dentée 20 est en prise avec une roue dentée 40 d'un premier arbre d'équilibrage 4, qui est monté libre en rotation dans trois supports 7 du bâti B. La rotation de l'arbre d'équilibrage 4 dans les supports 7 est permise par deux roulements 9 et 10 sur un premier côté de la roue dentée 40, et un troisième roulement 11 situé de l'autre côté de la roue dentée 40 par rapport aux roulements 9 et 10. Le moteur à combustion interne M comprend également un second arbre d'équilibrage 12, comportant une roue dentée 120. L'arbre d'équilibrage 12 est monté libre en rotation dans trois supports 21 du bâti B. La rotation de l'arbre d'équilibrage 12 est permise par deux roulements 23 et 24 situés d'un premier côté de la roue dentée 120 et un troisième roulement situé de l'autre côté de la roue dentée 120 par rapport aux roulements 23 et 24.Internal combustion engines may include balancing systems that compensate for engine vibrations due to piston movement. An internal combustion engine sometimes comprises a single balancer shaft, but more generally two balancing shafts rotated in phase opposition by a gear wheel of the crankshaft of the internal combustion engine. Balancing shafts generally include at least one eccentric mass, which causes radial and axial loads that increase with the speed of rotation of the balancing shafts. The balance shafts are usually mounted in internal combustion engine mounts via ball, needle or roller bearings. It is known in particular from US-A-2011/0247581 to equip balancing shafts of bearings with a single row of balls. Such bearings have uncontrollable axial clearance which generates significant noise and pollution and has a reduced service life when used to support balance shafts. It is these drawbacks that the invention intends to remedy by proposing a new internal combustion engine, whose balance shafts are supported in rotation more reliably than in the state of the art. To this end, the invention relates to an internal combustion engine comprising at least one balancing shaft driven in rotation by a crankshaft of the internal combustion engine, said at least one balancer shaft being rotatably mounted in a frame of the internal combustion engine. This internal combustion engine is characterized in that the rotation of said at least one balancer shaft is enabled by double-row rolling element bearings each comprising two rolling-row rolling bearings paired with one another. other. Thanks to the invention, the axial play of the bearings which support the rotation of the balancing shafts can be canceled, which makes it possible to reduce the noise produced by the bearings and to prolong their service life. According to advantageous but non-mandatory aspects of the invention, such an internal combustion engine may incorporate one or more of the following features, taken in any technically permissible combination: - The rolling elements are balls, rollers or needles. - The bearings for rotating said at least one balancer shaft are oblique contacts. - The bearings for rotating said at least one balancing shaft are in straight contact. - The internal combustion engine comprises a follower gear interposed between a crankshaft gear and a gear of said at least one balancer shaft. - The internal combustion engine comprises two balancing shafts, a reversing gear interposed between a crankshaft gear and a gear wheel of one of the balance shafts, and the rotation of the reversing gear relative to the frame of the engine to Internal combustion is permitted by a double-row rolling bearing with oblique-contact rolling elements. - At least one of the double-row rolling element bearings is lubricated with a lubricating oil of the internal combustion engine. - At least one of the double-row rolling element bearings is equipped with seals which maintain, in a rolling chamber defined by said seals, a lubricant, such as an oil or a grease, disposed before assembly said seals with the bearing rings. - The inner ring of the bearing is fixedly mounted in the frame, and the reversing pinion and the outer ring of the rolling bearing double row of rolling elements with oblique contacts are formed integrally. - The double row rolling contact rolling bearing is mounted on a shaft through its inner ring and this inner ring is integrally formed on this shaft. The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of an internal combustion engine according to its principle, given by way of non-limiting example with reference to attached drawings in which: - Figure 1 is a sectional view of an internal combustion engine according to the invention; FIG. 2 is an enlarged view of detail II in FIG. 1; FIG. 3 is a view on a larger scale of detail III in FIG. 1. An internal combustion engine M is shown in FIG. 1. The engine M comprises a frame B. The internal combustion engine M comprises a crankshaft 2 of which one end is provided with a toothed wheel 20. The toothed wheel 20 is engaged with a toothed wheel 40 of a first balancer shaft 4, which is rotatably mounted in three supports 7 of the frame B. The rotation of the balancer shaft 4 in the supports 7 is permitted by two bearings 9 and 10 on a first side of the gear 40, and a third bearing 11 located on the other side of the gear 40 relative to the bearings 9 and 10. The internal combustion engine M also comprises a second balancer shaft 12, comprising a gear wheel 120. The balancer shaft 12 is rotatably mounted in three supports 21 of the frame B. The rotation of the balancer shaft 12 is permitted by two bearings 23 and 24 located on a first side of the gear wheel 120 and a third bearing located on the other side of the gear wheel 120 relative to the bearings 23 and 24.
L'arbre d'équilibrage 12 est en prise avec un pignon inverseur 14, lui-même en prise avec la roue dentée 20. Le pignon inverseur 14 permet que le sens de rotation de l'arbre d'équilibrage 12 soit inversé par rapport au sens de rotation de l'arbre d'équilibrage 4. Le pignon inverseur 14 comprend un arbre 140 qui est monté libre en rotation dans un support 16 du bâti B, par l'intermédiaire d'un roulement 17.The balancer shaft 12 is engaged with an inverter gear 14, itself engaged with the gear wheel 20. The reversing gear 14 allows the direction of rotation of the balancer shaft 12 to be reversed relative to the direction of rotation of the balance shaft 4. The reversing gear 14 comprises a shaft 140 which is rotatably mounted in a support 16 of the frame B, by means of a bearing 17.
Le moteur à combustion interne M est ici représenté schématiquement de manière que les axes de rotation des arbres d'équilibrage 4 et 12, du pignon inverseur 14 et du vilebrequin 2 soient compris dans le même plan pour la compréhension du dessin. En pratique, les axes de rotation des arbres d'équilibrage 4 et 12, du pignon inverseur 14 et du vilebrequin 2 peuvent être compris dans des plans différents.The internal combustion engine M is here shown diagrammatically so that the axes of rotation of the balance shafts 4 and 12, the reversing gear 14 and the crankshaft 2 are included in the same plane for the understanding of the drawing. In practice, the axes of rotation of the balance shafts 4 and 12, the reversing gear 14 and the crankshaft 2 can be included in different planes.
Chacun des arbres d'équilibrage 4 et 12 comporte respectivement une masse excentrée ou balourd 42 et 122 qui permet d'obtenir la compensation désirée des vibrations dues au déplacement des pistons, qui ne sont pas représentés pour des raisons de clarté. Le roulement 17 est un roulement à double rangée à contacts obliques autour duquel le pignon inverseur 14 est globalement monté. Le pignon inverseur 14 et le roulement 17 sont radialement alignés. Un tel roulement offre un meilleur contrôle du jeu axial, et produit moins de bruit en fonctionnement qu'un roulement classique. Un meilleur contrôle du jeu axial permet d'améliorer la durée de vie du roulement. Le roulement 17 est donc adapté pour supporter les couples élevés qui s'exercent sur le pignon inverseur 14 en fonctionnement du moteur à combustion interne M. Comme cela est représenté plus précisément à la figure 2, le roulement 17 est constitué d'un unique roulement à double rangée de billes comprenant une bague intérieure 170 montée sur l'arbre 140, une bague extérieure 172 montée dans le bâti B et des billes 174. La bague intérieure 170 comprend deux pistes de roulement 170a formées par des cavités de la bague intérieure 170. La bague extérieure 172 comporte deux pistes de roulement 172a. Les billes 174 sont en contact avec les pistes 170a et 172a selon des lignes de contact L1 et L2 obliques. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, la bague intérieure 170 du roulement 17 et l'arbre 140 sont formés intégralement.Each of the balance shafts 4 and 12 respectively comprises an eccentric or unbalanced mass 42 and 122 which makes it possible to obtain the desired compensation for the vibrations due to the displacement of the pistons, which are not represented for the sake of clarity. The bearing 17 is a double row angular contact bearing around which the reversing pinion 14 is generally mounted. The reversing gear 14 and the bearing 17 are radially aligned. Such a bearing provides better control of the axial play, and produces less noise in operation than a conventional bearing. Better axial clearance control improves the life of the bearing. The bearing 17 is therefore adapted to withstand the high torques exerted on the reversing gear 14 during operation of the internal combustion engine M. As is more specifically shown in FIG. 2, the bearing 17 consists of a single bearing. double row of balls comprising an inner ring 170 mounted on the shaft 140, an outer ring 172 mounted in the frame B and balls 174. The inner ring 170 comprises two raceways 170a formed by cavities of the inner ring 170 The outer ring 172 has two tracks 172a. The balls 174 are in contact with the tracks 170a and 172a along oblique lines of contact L1 and L2. According to a not shown embodiment of the invention, the inner ring 170 of the bearing 17 and the shaft 140 are formed integrally.
Selon un autre mode de réalisation non représenté de l'invention, le pignon 14 ne comprend pas d'arbre 140 et est formé intégralement avec la bague extérieure 172 du roulement 17, tandis que la bague 170 du roulement 17 est montée fixe dans le bâti B. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, le roulement 17 peut être un assemblage de deux roulements à contacts droits à une seule rangée de billes appairés l'un à l'autre selon un procédé connu de FR-B-2 913 739 et modifiés pour présenter des contacts obliques. Cette solution est moins coûteuse et permet d'annuler le jeu axial du roulement à double rangée ainsi obtenu ce qui diminue considérablement le bruit généré par son fonctionnement. Les roulements 9, 10, 11 et 23, 24 et 25 sont à double rangée de billes et constitués chacun de deux roulements à une seule rangée de billes appairés l'un à l'autre. Cela permet d'éliminer le bruit généré par le fonctionnement des roulements en supprimant le jeu axial. Comme représenté à la figure 3 pour le roulement 23 uniquement, le roulement 23 comporte un premier roulement 231 à une seule rangée de billes et un second roulement 233 à une seule rangée de billes. Chacun des roulements 231 et 233 comporte respectivement une rangée de billes 231a et 233a, disposée entre une bague intérieure 231b et 233b et une bague extérieure 231c et 233c. Les roulements 231 et 233 sont accolés l'un à l'autre le long d'un axe de rotation X23, qui correspond également à l'axe longitudinal des roulements 231 et 233. Les bagues intérieures 231b et 233b et les bagues extérieures 231c et 233c sont accolées l'une à l'autre par un contact surfacique entre des faces latérales 231d du roulement 231 et des faces latérales 233d du roulement 233 opposées aux faces 231d. Avantageusement, au moins un des roulements 9, 10, 11, 23, 24, 25 et 17 est lubrifié par une huile de lubrification du moteur à combustion interne M. Selon une variante non représentée, au moins un des roulements 9, 10, 11, 23, 24, 25 et 17 peut comprendre des joints d'étanchéité qui délimitent une chambre de roulement dans laquelle les éléments roulants de ce roulement sont disposés. Les joints d'étanchéité maintiennent dans la chambre de roulement un lubrifiant, tel qu'une huile ou une graisse, disposée dans la chambre avant l'assemblage des joints d'étanchéité avec les bagues intérieures et extérieures du roulement.According to another embodiment not shown of the invention, the pinion 14 does not include a shaft 140 and is formed integrally with the outer ring 172 of the bearing 17, while the ring 170 of the bearing 17 is fixedly mounted in the frame B. According to a non-illustrated embodiment of the invention, the bearing 17 can be an assembly of two single-row straight-contact ball bearings paired with each other by a known method of FR-B- 2,913,739 and modified to have oblique contacts. This solution is less expensive and makes it possible to cancel the axial clearance of the double-row bearing thus obtained, which considerably reduces the noise generated by its operation. The bearings 9, 10, 11 and 23, 24 and 25 are double row of balls and each consist of two single-row ball bearings paired with each other. This eliminates the noise generated by the operation of the bearings by eliminating the axial play. As shown in Figure 3 for the bearing 23 only, the bearing 23 comprises a first bearing 231 single row of balls and a second bearing 233 single row of balls. Each of the bearings 231 and 233 respectively comprises a row of balls 231a and 233a disposed between an inner ring 231b and 233b and an outer ring 231c and 233c. The bearings 231 and 233 are joined to each other along an axis of rotation X23, which also corresponds to the longitudinal axis of the bearings 231 and 233. The inner rings 231b and 233b and the outer rings 231c and 233c are joined to each other by a surface contact between the side faces 231d of the bearing 231 and the side faces 233d of the bearing 233 opposite the faces 231d. Advantageously, at least one of the bearings 9, 10, 11, 23, 24, 25 and 17 is lubricated by a lubricating oil of the internal combustion engine M. According to a variant not shown, at least one of the bearings 9, 10, 11 , 23, 24, 25 and 17 may comprise seals which delimit a rolling chamber in which the rolling elements of this bearing are arranged. The seals maintain in the bearing chamber a lubricant, such as oil or grease, disposed in the chamber prior to assembling the seals with the inner and outer races of the bearing.
Les roulements 9, 10, 11 et 23, 24 et 25 sont dans ce mode de réalisation des roulements à billes à contacts droits. En variante non représentée, ces roulements peuvent être des roulements à billes à contacts obliques. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, les roulements 9, 10, 11, 23, 24, 25 et 17 peuvent comprendre, au lieu de billes, d'autres éléments roulants tels que des rouleaux ou des aiguilles. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, le moteur M ne comprend qu'un seul arbre d'équilibrage. Dans un tel cas, le pignon 14 est un pignon suiveur.The bearings 9, 10, 11 and 23, 24 and 25 are in this embodiment of the ball bearings with straight contacts. In variant not shown, these bearings may be angular contact ball bearings. According to a not shown embodiment of the invention, the bearings 9, 10, 11, 23, 24, 25 and 17 may comprise, instead of balls, other rolling elements such as rollers or needles. According to a not shown embodiment of the invention, the motor M comprises only one balancing shaft. In such a case, the pinion 14 is a follower pinion.
Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes décrits ci- dessus peuvent être combinées dans le cadre de la présente invention.The technical features of the embodiments and variants described above may be combined within the scope of the present invention.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1356589A Withdrawn FR3008154A1 (en) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3008154A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3038023A1 (en) * | 2015-06-29 | 2016-12-30 | Skf Ab | BEARING ASSEMBLY FOR COMBUSTION ENGINE SHAFT AND COMBUSTION ENGINE |
| FR3038022A1 (en) * | 2015-06-29 | 2016-12-30 | Skf Ab | BEARING ASSEMBLY FOR COMBUSTION ENGINE SHAFT AND COMBUSTION ENGINE. |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3903419A1 (en) * | 1988-02-25 | 1989-09-07 | Volkswagen Ag | Mass-balancing arrangement |
| GB2314889A (en) * | 1996-07-03 | 1998-01-14 | Honda Motor Co Ltd | Engine with balancer device for vehicle |
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-
2013
- 2013-07-04 FR FR1356589A patent/FR3008154A1/en not_active Withdrawn
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