WO2015104496A1 - Système de distribution pour moteur bicylindre - Google Patents

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    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type

Definitions

  • the present invention relates to the field of twin-cylinder engines, in particular flat-twin-cylinder engines with a camshaft housed in the cylinder head.
  • Each engine-engine comprises the cylinder-piston-cylinder head assembly as well as the drive of the distribution.
  • Each of these shafts drives the exhaust camshaft by a conical torque.
  • Another shaft perpendicular to the intermediate axis and to the axis of the crankshaft, drives the intake cam shaft.
  • British Patent GB2392476 describes another example of a multicylinder engine comprising a distribution in the median plane of the cylinders. This solution is incompatible with a two-cylinder engine.
  • European Patent EP1717425 discloses an internal combustion engine having several rows of V cylinders, with a mechanism for driving the valves by two shafts.
  • the first idler shaft is intended to drive the camshaft of the valves of the first row, by a first belt.
  • the second crazy shaft drives the camshaft of the valves of the second row by a second belt.
  • This mixed cam drive system allows the cylinder heads to be shorter and more compact.
  • An intermediate shaft is driven by the gear crankshaft.
  • a chain connects the intermediate shaft to the double gear housed in the cylinder head which in turn drives the camshafts.
  • the chains receive guide pads with tensioner.
  • the crankshaft drives an intermediate balancing shaft on which are taken the two gears (on both sides of the shaft because to have identical high-engine parts - cylinder, cylinder-, they must be mounted upside down for the rear cylinder) of the distribution,
  • the camshafts must rotate at half the speed of the crankshaft. It comes out, with a chain drive, a camshaft sprocket at the head of a diameter double that integral with the crankshaft.
  • the diameter of the crankshaft pinion is directly related to the inside diameter of the bearings (pins).
  • the architecture includes a cascade of gables. It is quite heavy and complex to mount because it is necessary to adjust the play between pinion taking into account the crushing of all joints ...
  • the sprockets can therefore be much smaller than a traditional sprocket.
  • the camshaft gears and sprockets of the primary transmission are in two parts with a spring to eliminate play and reduce mechanical noise
  • Suzuki has installed a tensioner with a double-step locking screw (left and right on the clamping surface) that keeps the tensioner compressed for mounting.
  • the reduced stroke also reduces the height of the cylinders and increases the compactness of the block.
  • the object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing, in its most general sense, a two-cylinder engine comprising two separate yokes each having at least one camshaft, the engine further comprising two drive means ensuring the torque transmission between the crankshaft on the one hand and one of the cam shafts on the other hand, characterized in that it comprises a primary stage comprising two counter-rotating shafts, driven by said crankshaft and each driving the crankshaft; one of said transmission means, said two transmission means being made of identical mechanical components.
  • each of said drive means has a median longitudinal plane located, relative to the median plane of the engine, opposite the longitudinal plane passing through the crank pin of the engine comprising the cylinder head considered.
  • said primary stage comprises a pinion gear driven by a pinion integral with the crankshaft, said idler gear driving a first distribution shaft, the second distribution comprising a pinion driven by a pinion integral with said first distribution shaft.
  • each of said transmission means comprises a pinion integral with the distribution shaft, a distribution chain, at least one camshaft driven by a pinion, as well as tensioning means of said chain, said components being identical for each other. both of said dispensing means.
  • At least one of said distribution shafts further drives an oil pump.
  • At least one of said distribution shafts further causes a water pump.
  • the primary stage provides a reduction with a ratio 1 / N
  • said drive means provides a reduction with a ratio 1 / M, with N between 1.5 and 2.5 the reduction ratio overall being 1/2.
  • the axes of symmetry of said yokes are parallel.
  • FIG. 1 represents a three-quarter front view of an engine according to the invention
  • FIG. 2 represents a schematic view from above of said engine
  • FIG. 3 shows a schematic front view of said engine.
  • the engine according to the invention comprises in known manner a high-engine front (1) and high-engine rear (2).
  • the high-motors (1, 2) are aligned, to form a twin-cylinder architecture flat inclined at an angle of 25 ° relative to the horizontal axis.
  • the connecting rods (5, 6) are offset laterally, symmetrically with respect to the median longitudinal plane of the engine. They support the pistons (7, 8).
  • Each high engine (1, 2) comprises an exhaust cam shaft (9, 9 ') and an intake cam shaft (10, 10').
  • These cam shafts (9, 10; 9 ', 10') are integral with the sprockets respectively (11, 12; 11 ', 12') driven by a chain respectively (13, 13 ').
  • Each of the chains (13, 13 ') is driven upstream by a primary shaft gear (14, 14').
  • the tension and the guidance are provided by a fixed pad (15, 15 ') and a movable pad (16, 16').
  • the movable pad (16, 16 ') is pressed against the chain (13, 13') by a hydraulic tensioner, not shown.
  • admission cam shafts 10 and 10 ' are strictly identical
  • the lower engine (3) comprises a crankshaft (4) supporting a distribution sprocket (17).
  • This drive gear (17) has 26 teeth. It drives a crazy gear (18) having, in the example described 36 teeth.
  • This idler gear (18) itself drives the front shaft gear (19) having N teeth, in the example described 36 teeth.
  • This front shaft gear (19) in turn drives the rear shaft gear (20) having the same number of teeth, in the example described 36 teeth.
  • the front shaft (21) has a front driving sprocket (14) having N / 2 teeth, in the example described 18 teeth.
  • the rear shaft (21 ') comprises a rear driving chain gear (14') having N / 2 teeth, in the example described 18 teeth.
  • the chains (13, 13 ') wind up on the drive gears (14, 14') and drive the exhaust (11, 11 ') and intake (12, 12') camshaft gears. front and rear cylinder heads.
  • Figure 2 shows a view from above.
  • the engine has a longitudinal main longitudinal plane (23), vertical corresponds to the median plane of the motorcycle.
  • the piston (7) and the front rod (5) mounted on a crankpin have a longitudinal median plane (24) offset laterally with respect to the longitudinal main median plane (23) by a distance N corresponding to half the thickness of the central flywheel (25) of the crankshaft (4) and the half thickness of the crankpin.
  • the piston (8) and the connecting rod (6) rear mounted on a second crankpin have a longitudinal median plane (26) offset laterally, on the opposite side of the longitudinal median plane (24), relative to the longitudinal main median plane (23) d a distance N corresponding to half the thickness of the central flywheel (25) of the crankshaft (4) and the half thickness of the crankpin.
  • the longitudinal median plane (27) of the front timing chain (13) is located on the opposite side of the median plane (24) relative to the main median plane (23). This positioning makes it possible to reduce the lateral bulk of the engine and to accommodate the front distribution members in the space available because of the shift of the upper engine-engine with respect to the main median plane (23).
  • the longitudinal median plane (28) of the rear timing chain (13 ') is located on the opposite side of the median plane (26) relative to the main median plane (23). This positioning makes it possible to reduce the lateral bulk of the engine and to accommodate the rear distribution members in the space available because of the shift of the upper motor-rear relative to the main median plane (23).
  • the counter-rotating front (21) and rear (22) shafts are configured so that the pinions (14, 14 ') are respectively in the planes (27, 28).
  • the point of intersection between the axis of the front shaft (14) and the median plane (27) is symmetrical to the point of intersection between the axis of the rear shaft (14 ') and the median plane (28) relative to the center of symmetry of the lower engine defined by the intersection between the axis of the crankshaft (4) and the plane median principal (23).
  • the upper front engine (1) is axially symmetrical with the upper engine (2) with respect to an axis (29) included in the main median plane (23). and passing through the axis of the crankshaft (4).
  • Figure 3 shows a front view of the engine.

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Abstract

La présente invention concerne un moteur bicylindre comprenant deux culasses séparées présentant chacune au moins un arbre à came, le moteur comprenant en outre deux moyens d'entraînement assurant la transmission du couple entre le vilebrequin (4) d'une part et l'un des arbres à came (9, 10; 9', 10') d'autre part, comprenant un étage primaire et deux arbres (21, 22) contre-rotatifs, entraînés par ledit vilebrequin (4) et entraînant chacun l'un desdits moyens de transmission, lesdits deux moyens de transmission étant constitués de composants mécaniques identiques.

Description

SYSTEME DE DISTRIBUTION POUR MOTEUR BICYLINDRE
Domaine de 1 ' invention La présente invention concerne le domaine des moteurs bicylindre, notamment des moteurs de type bicylindre à plat (« flat-twin ») à arbre à came logé dans la culasse.
Ces moteurs comportent de manière connue deux haut- moteur séparées. Chaque haut-moteur comprend l'ensemble cylindre-piston-culasse ainsi que l'entraînement de la distribution .
Etat de la technique On connaît par exemple dans l'état de la technique le brevet américain US2749893 décrivant un premier exemple de moteur bicylindre de type « boxer » avec deux arbres contre- rotatifs à couples coniques. L'arbre du vilebrequin entraîne un arbre intermédiaire muni de deux pignons à taille conique. Chaque pignon entraîne un arbre par l'intermédiaire d'un couple conique. Ces arbres sont disposés perpendiculairement au vilebrequin, dans deux plans décalés.
Chacun de ces arbres entraîne l'arbre à came d'échappement par un couple conique. Un autre arbre, perpendiculaire à l'axe intermédiaire et à l'axe du vilebrequin, entraine l'arbre à came d'admission.
Le brevet anglais GB2392476 décrit un autre exemple de moteur multicylindre comprenant une distribution dans le plan médian des cylindres. Cette solution est incompatible avec un moteur bicylindre.
Le brevet européen EP1717425 décrit un moteur à combustion interne présentant plusieurs rangées de cylindres en V, avec un mécanisme d'entraînement des soupapes par deux arbres fous. Le premier arbre fou est destiné à entraîner l'arbre à cames des soupapes de la première rangée, par une première courroie. Le second arbre fou entraine l'arbre à cames des soupapes da la secondes rangée par une seconde courroie . Ce système mixte d'entraînement des arbres à came permet aux culasses d'être plus courtes et plus compactes. Un arbre intermédiaire est entraîné par le vilebrequin par engrenages. Une chaîne relie l'arbre intermédiaire au pignon double logé dans la culasse qui entraine à son tour les arbres à came. Les chaînes reçoivent des patins de guidage avec tendeur .
Le vilebrequin entraîne un arbre intermédiaire d'équilibrage sur lequel se prennent les deux pignons (de part et d'autre de l'arbre car pour avoir des pièces haut-moteur identiques -culasse, cylindre-, il faut les monter à l'envers pour le cylindre arrière) de la distribution, Comme sur tout moteur à cycle 4 temps, les arbre à cames doivent tourner à la moitié de la vitesse du vilebrequin. Il en ressort, avec une commande par chaîne, un pignon d'arbre à came en tête d'un diamètre double de celui solidaire du vilebrequin. Le diamètre du pignon du vilebrequin étant directement lié au diamètre intérieur des paliers (tourillons).
L'architecture comprend une cascade de pignons. C'est assez lourd et complexe à monter car il faut régler le jeu entre pignon en tenant compte de l'écrasement de tous les joints... Reste une solution mixte que les ingénieurs de Suzuki ont retenu avec une chaîne entraînée depuis un arbre intermédiaire (qui entraîne directement le rotor de pompe à eau, fixé en bout) et qui tourne à demi-vitesse du vilebrequin jusqu'à un pignon fou (à hauteur du plan de joint de culasse) avec ensuite un pignon qui répartit le mouvement, inversé, sur les deux pignons des arbres à cames qui intègrent un rattrapage de jeu et un ressort d'amortissement des chocs. Les pignons peuvent donc être beaucoup plus petits qu'une roue dentée traditionnelle. Les engrenages d'arbre à came et les pignons de la transmission primaire sont en deux parties avec un ressort pour éliminer le jeu et réduire le bruit mécanique
De plus le système de tension de chaîne pose moins de problème, les chaînes étant moins longues. Suzuki a installé un tendeur avec une vis de blocage à double pas (à gauche en bout et à droite sur la portée de serrage) qui permet de maintenir le tendeur comprimé pour son montage. La course réduite permet aussi de diminuer la hauteur des cylindres et accentue la compacité du bloc.
Inconvénients de l'art antérieur
Les solutions connues dans l'art antérieur mettent en œuvre un nombre important de composants mécaniques, différents pour chacun des haut-moteurs. Ceci augmente le coût de fabrication et de maintenance du moteur.
Solution apportée par l'invention
L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant, selon son acception la plus générale, un moteur bicylindre comprenant deux culasses séparées présentant chacune au moins un arbre à came, le moteur comprenant en outre deux moyens d'entraînement assurant la transmission du couple entre le vilebrequin d'une part et l'un des arbres à came d'autre part, caractérisé en ce qu'il comprend un étage primaire comprenant deux arbres contre- rotatifs, entraînés par ledit vilebrequin et entraînant chacun l'un desdits moyens de transmission, lesdits deux moyens de transmission étant constitués de composants mécaniques identiques .
La solution apportée par l'interposition d'un étage primaire comprenant deux arbres contre-rotatifs permet de symétriser totalement les deux haut-moteurs, et d'utiliser des composants de transmission identiques pour l'un et l'autre des haut-moteurs. Dans l'art antérieur, il est nécessaire de concevoir pour chacun des haut-moteurs des composants mécaniques spécifiques.
Avantageusement, chacun desdits moyens d'entraînement présente un plan longitudinal médian situé, par rapport au plan médian du moteur, à l'opposé du plan longitudinal passant par le maneton du haut-moteur comprenant la culasse considérée.
De préférence, ledit étage primaire comprend un pignon fou entraîné par un pignon solidaire du vilebrequin, ledit pignon fou entraînant un premier arbre de distribution, le second de distribution comprenant un pignon entraîné par un pignon solidaire dudit premier arbre de distribution.
Avantageusement, chacun desdits moyens de transmission comprend un pignon solidaire de l'arbre de distribution, une chaîne de distribution, au moins un arbre à came entraînés par un pignon, ainsi que des moyens de tension de ladite chaîne, lesdits composants étant identiques pour l'un et l'autre desdits moyens de distribution.
Selon un premier mode de réalisation, l'un au moins desdits arbres de distribution entraîne en outre une pompe à huile .
Selon une deuxième mode de réalisation, l'un au moins desdits arbres de distribution entraîne en outre une pompe à eau .
Avantageusement, l'étage primaire assure un réduction avec un rapport 1/N, et en ce que lesdits moyens d'entraînement assure une réduction avec un rapport 1/M, avec N compris entre 1,5 et 2,5 le rapport de réduction global étant de 1/2.
Selon une variante de réalisation avantageuse, les axes de symétrie desdites culasses sont parallèles. Description détaillée d'un exemple non limitatif de
réalisation
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation non limitatif se référant aux dessins annexés où :
- la figure 1 représente une vue de trois-quarts avant d'un moteur selon l'invention
- la figure 2 représente une vue schématique de dessus dudit moteur
- la figure 3 représente une vue schématique de face dudit moteur.
Le moteur selon l'invention comprend de façon connu un haut-moteur avant ( 1 ) et haut-moteur arrière ( 2 ) . Dans l'exemple décrit, les haut-moteurs (1, 2) sont alignés, pour former une architecture de type bicylindre à plat incliné d'un angle de 25° par rapport à l'axe horizontal.
Entre les deux haut-moteurs (1, 2) est logé le bas- moteur (3) comprenant le vilebrequin (4). Les bielles (5, 6) sont décalées latéralement, symétriquement par rapport au plan longitudinal médian du moteur. Elles supportent les pistons (7, 8).
Chaque haut-moteur ( 1 , 2 ) comprend un arbre à came d'échappement (9, 9') et un arbre à came d'admission (10, 10'). Ces arbres à came (9, 10 ; 9', 10') sont solidaires des pignons respectivement (11, 12 ; 11', 12') entraînés par une chaîne respectivement (13, 13').
Chacune des chaînes (13, 13') est entraînée en amont par un pignon d'arbre primaire (14, 14'). La tension et le guidage sont assurés par un patin fixe (15, 15') et par un patin mobile (16, 16').
Le patin mobile (16, 16') est pressé contre la chaîne (13, 13') par un tendeur hydraulique non représenté.
Les paires de composants mécaniques des deux haut- moteurs (1, 2) sont identiques : - les arbres à came d'échappement 9 et 9' sont strictement identiques
- les arbres à came d'admission 10 et 10' sont strictement identiques
- les pignons 11 et 11' ainsi que les pignons 12 et
12 ' sont strictement identiques
- les chaînes 13 et 13' sont strictement identiques
- les patins fixes (15, 15') ainsi que les patins mobile (16, 16) sont strictement identiques.
Le bas-moteur (3) comprend un vilebrequin (4) supportant un pignon menant de distribution (17). Ce pignon menant (17) présente 26 dents. Il entraîne un pignon fou (18) présentant, dans l'exemple décrit 36 dents.
Ce pignon fou (18) entraîne lui-même le pignon d'arbre avant (19) présentant N dents, dans l'exemple décrit 36 dents.
Ce pignon d'arbre avant (19) entraîne à son tour le pignon d'arbre arrière (20) présentant le même nombre de dents, dans l'exemple décrit 36 dents.
L'arbre avant (21) comporte un pignon de chaîne menant avant (14) présentant N/2 dents, dans l'exemple décrit 18 dents.
De même, pour le bas-moteur arrière, l'arbre arrière (21') comporte un pignon de chaîne menant arrière (14') présentant N/2 dents, dans l'exemple décrit 18 dents.
Les chaînes (13, 13') s'enroulent sur les pignons menant (14, 14') et entraînent les pignons d'arbre à came d'échappement (11, 11') et d'admission (12, 12') des culasses avant et arrière.
II est noté que dans la description propose une distribution par chaîne, mais que ce terme englobe toutes les alternatives connues, telles qu'une courroie de transmission. La figure 2 représente une vue de dessus. Le moteur présente un plan médian longitudinal (23) principal, vertical correspond au plan médian de la motocyclette.
Le piston (7) et la bielle avant (5) montée sur un maneton présentent un plan médian longitudinal (24) décalé latéralement par rapport au plan médian longitudinal (23) principal d'un distance N correspondant à la moitié de l'épaisseur du volant central (25) du vilebrequin (4) et de la demie épaisseur du maneton.
Le piston (8) et la bielle (6) arrière montée sur un second maneton présentent un plan médian longitudinal (26) décalé latéralement, du coté opposé du plan médian longitudinal (24), par rapport au plan médian longitudinal (23) principal d'une distance N correspondant à la moitié de l'épaisseur du volant central (25) du vilebrequin (4) et de la demie épaisseur du maneton.
Le plan médian longitudinal (27) de la chaîne de distribution avant (13) est situé du coté opposé du plan médian (24), relativement au plan médian principal (23). Ce positionnement permet de réduire l'encombrement latéral du moteur et de loger les organes de distribution avant dans l'espace disponible du fait du décalage du haut-moteur avant par rapport au plan médian principal (23).
Le plan médian longitudinal (28) de la chaîne de distribution arrière (13') est situé du coté opposé du plan médian (26), relativement au plan médian principal (23). Ce positionnement permet de réduire l'encombrement latéral du moteur et de loger les organes de distribution arrière dans l'espace disponible du fait du décalage du haut-moteur arrière par rapport au plan médian principal (23).
Les arbres contre-rotatifs avant (21) et arrière (22) sont configurés pour que les pignons (14, 14') soient respectivement dans les plans (27, 28).
Le point d'intersection entre l'axe de l'arbre avant (14) et du plan médian (27) est symétrique au point d'intersection entre l'axe de l'arbre arrière (14') et du plan médian (28) par rapport au centre de symétrie du bas-moteur défini par l'intersection entre l'axe du vilebrequin (4) et le plan médian principal (23).
De même, dans l'exemple d'un moteur bicylindre à plat, le haut-moteur avant (1) est symétrique axialement au haut-moteur (2) par rapport à un axe (29) compris dans le plan médian principal (23) et passant par l'axe du vilebrequin (4).
La figure 3 représente une vue de face du moteur.

Claims

Revendications
1 — Moteur bicylindre comprenant deux culasses séparées présentant chacune au moins un arbre à came, le moteur comprenant en outre deux moyens d'entraînement assurant la transmission du couple entre le vilebrequin (4) d'une part et l'un des arbres à came (9, 10 ; 9', 10') d'autre part, caractérisé en ce qu'il comprend un étage primaire comprenant deux arbres avant (21) et arrière (22) contre-rotatifs configurés pour que les pignons (14, 14') soient respectivement dans des plans médians (27, 28), entraînés par ledit vilebrequin (4) et entraînant chacun l'un desdits moyens de transmission, lesdits deux moyens de transmission étant constitués de composants mécaniques identiques.
2 — Moteur bicylindre selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun desdits moyens d'entraînement présente un plan longitudinal médian (27, 28) situé, par rapport au plan médian du moteur (23), à l'opposé du plan longitudinal (24, 26) passant par le maneton du haut-moteur comprenant la culasse considérée.
3 - Moteur bicylindre selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit étage primaire comprend un pignon fou (18) entraîné par un pignon solidaire (17) du vilebrequin (4), ledit pignon fou (18) entraînant par l'intermédiaire d'un pignon (19) un premier arbre de distribution (21), le second arbre de distribution (22) comprenant un pignon (20) entraîné par ledit pignon solidaire (19) dudit premier arbre de distribution (21).
4 - Moteur bicylindre selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que chacun desdits moyens de transmission comprend un pignon solidaire de l'arbre de distribution (21, 22), une chaîne de distribution (13, 13'), au moins un arbre à came (9, 9' ; 10, 10') entraînés par un pignon (11, 11' ; 12, 12'), ainsi que des moyens de tension de ladite chaîne, lesdits composants étant identiques pour l'un et l'autre desdits moyens de distribution .
5 - Moteur bicylindre selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un au moins desdits arbres de distribution (21, 21') entraîne en outre une pompe à huile.
6 - Moteur bicylindre selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un au moins desdits arbres de distribution (22, 22') entraîne en outre une pompe à eau.
7 — Moteur bicylindre selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étage primaire assure un réduction avec un rapport 1/N, et en ce que lesdits moyens d'entraînement assure une réduction avec un rapport 1/M, avec N compris entre 1,5 et 2,5 le rapport de réduction global étant de 1/2.
8 — Moteur bicylindre selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que les axes de symétrie desdites culasses sont parallèles.
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