Domaine de l'invention
[0001] L'invention se rapporte à un moteur à quatre temps pour moto faisant appel à une
lubrification par barbotage.
[0002] Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un moteur à combustion interne à
quatre temps pour moto comportant au moins un piston coopérant avec au moins une bielle
et un vilebrequin pour faire tourner le vilebrequin selon un axe de vilebrequin horizontal,
un carter à bain d'huile sous le vilebrequin, un système de lubrification par barbotage
comportant une cuiller solidaire de la bielle et s'étendant en direction du carter.
[0003] L'invention se rapporte aussi à une moto équipée d'un tel moteur.
État de la technique
[0004] Des moteurs à quatre temps pour moto comportant un système de lubrification par barbotage
sont connus depuis au moins une centaines d'années.
[0005] Initialement, le vilebrequin de tels moteurs plongeait partiellement dans un bain
d'huile contenu dans le carter, ce qui, par le fait du mouvement rotatif du vilebrequin,
entraînait et projetait de l'huile sur des pièces du moteur nécessitant une lubrification.
Ce fut par exemple le cas des moteurs équipant les motos « Henderson Four » qui furent
produites par la firme américaine Henderson Motorcycle Co dès l'année 1912.
[0006] Ce principe de lubrification fut rapidement abandonné au profit de systèmes de lubrification
sous pression, c'est à dire utilisant des pompes à huile pour amener l'huile vers
les pièces à lubrifier, ce qui permit notamment de mieux contrôler la lubrification.
[0007] Néanmoins, la lubrification par barbotage est toujours utilisé actuellement, principalement
pour des petits moteurs stationnaires, tels que ceux de groupes électrogènes portables,
où encore pour des petits engins agricoles tels que des motoculteurs et autres tondeuses
à gazon, mais également pour des moteurs de motos. L'avantage d'un tel système est
sa simplicité et son faible coût.
[0008] Ce système de lubrification fut amélioré au cours du temps. Dans les moteurs récents,
ce n'est plus le vilebrequin qui barbote dans l'huile du carter, mais bien une pièce
allongée, souvent appelée « cuiller », solidaire de la bielle reliant le piston au
vilebrequin et dont l'extrémité distale plonge dans l'huile du carter pour y puiser
de l'huile et entraîner et projeter cette huile sur les pièces du moteur nécessitant
une lubrification.
[0009] On connaît par exemple un tel moteur pour moto par le brevet japonais publié sous
le numéro
JP 2004218488 (Suzuki Motor co).
[0010] Dans un tel moteur connu, l'axe de vilebrequin est horizontal et, lorsque le moteur
est monté sur une moto, cet axe de vilebrequin est perpendiculaire à la direction
de roulage de la moto. En conséquence, un plan orbital dans lequel se déplace la cuiller
lorsque le moteur est en fonctionnement est un plan parallèle à un plan formé par
une roue non-directrice de la moto. Ce plan orbital est donc un plan vertical lorsque
la moto est à l'arrêt et en position d'équilibre sur ses deux roues.
[0011] Lorsque la moto roule et prend un virage, le conducteur incline la moto latéralement
et dans le sens du virage afin d'assurer un équilibre. Cet équilibre est obtenu lorsque
la somme vectorielle de la force de gravitation et de la force centrifuge auxquelles
sont soumis la moto et le conducteur résultent en une force dirigée vers un point
de contact entre la moto et le sol. Lorsque la moto sort d'un virage pour reprendre
une ligne droite, le conducteur redresse la moto en position sensiblement verticale
afin d'assurer ce même équilibre. Lorsque plusieurs virages en sens contraire (gauche/droite)
se succèdent, le conducteur incline successivement la moto de part et d'autre du plan
vertical.
[0012] Dans ces diverses situations de roulage, le plan orbital de la cuiller suit évidemment
le même mouvement d'inclinaison que celui de la moto, tandis que l'huile du carter,
à cause de son inertie, ne suit pas instantanément ce mouvement. Ceci a notamment
pour effet d'abaisser la hauteur d'huile au niveau de la cuiller, de sorte que cette
hauteur pourra devenir insuffisante pour que la cuiller puisse y puiser de l'huile,
ce qui aura pour effet que la lubrification du moteur ne se fera pas ou de manière
insuffisante.
[0013] Ce problème sera d'autant plus marqué que les virages seront serrés et/ou que la
vitesse de la moto sera grande. De telles circonstances se produisent par exemple
sur des circuits de course ou sur des circuits normalement prévus pour du karting.
Sur les circuits de karting, ce problème sera également accentué par le fait que la
moto y prendra un enchaînement rapide de virages successifs.
Résumé de l'invention
[0014] Un but de l'invention est de fournir un moteur pour moto qui assure une meilleure
lubrification du moteur dans les situations de roulage décrites ci-dessus ainsi que
dans d'autres situations susceptibles de provoquer des problèmes de lubrification
semblables à ceux décrits ci-dessus.
[0015] A cette fin, le moteur selon l'invention est caractérisé en ce que le carter comporte,
à l'intérieur de son volume et de part et d'autre d'un plan orbital de la cuiller,
au moins une paroi formant obstacle à un mouvement de l'huile du carter, chaque paroi
s'étendant substantiellement transversalement par rapport à l'axe du vilebrequin et
s'élevant, en partant d'une partie basse du carter, jusqu'au dessus d'une extrémité
distale de la cuiller lorsque ladite cuiller est dans une position la plus basse.
[0016] Lorsqu'un moteur selon l'invention est monté transversalement sur une moto pour la
propulser et lorsque la moto change d'inclinaison par rapport à un plan vertical -
ce qui est par exemple le cas lorsque la moto entre ou sort d'un virage ou lorsqu'un
virage change de courbure ou encore lorsque la vitesse de la moto varie au cours d'un
virage - les parois freineront ou empêcheront partiellement l'huile de se déplacer
latéralement par rapport au plan orbital de la cuiller, assurant ainsi une hauteur
d'huile plus importante dans ledit plan orbital qu'en l'absence de telles parois.
En particulier, le niveau d'huile dans le plan orbital sera ainsi maintenu au dessus
de l'extrémité distale de la cuiller lorsque ladite cuiller est dans une position
la plus basse, ce qui permettra de continuer à lubrifier le moteur.
[0017] Un autre avantage d'un moteur selon l'invention est que, si le niveau d'huile dans
le carter se situe, dans des conditions réelles d'utilisation, en dessous d'un niveau
minimum préconisé mais néanmoins au dessus de l'extrémité distale de la cuiller lorsque
ladite cuiller est dans sa position la plus basse, la lubrification du moteur sera
malgré tout assurée, et ceci dans des conditions de roulage plus extrêmes qu'avec
un moteur conventionnel. En effet, par le même effet des parois sur le mouvement latéral
de l'huile, il sera maintenu une hauteur d'huile dans le plan orbital de la cuiller
qui est plus important qu'en l'absence de telles parois.
[0018] Il est à remarquer que, d'une manière générale, les parois ne doivent pas nécessairement
être jointives à des faces intérieures du carter, dès lors qu'elles sont disposées
de manière fixe dans le volume intérieur du carter.
[0019] Il est toutefois préférable que des bords latéraux et inférieurs des parois soient
proches des faces intérieures du carter. Ceci permet d'éviter que l'huile ne se déplace
trop facilement entre les parois et les faces intérieures du carter, ce qui aurait
pour conséquence de réduire l'effet recherché.
[0020] De préférence, le moteur selon l'invention est caractérisé en ce que la paroi forme
une cloison dans le carter et en ce que la paroi a une hauteur inférieure à un niveau
d'huile minimum préconisé dans le carter.
[0021] En effet, lorsque les parois forment une cloison dans le carter, c'est-à-dire lorsque
les bords latéraux et inférieurs des parois sont jointifs aux faces intérieures du
carter, l'effet recherché est meilleur. Par ailleurs, lorsque les parois ont une hauteur
inférieure à un niveau d'huile minimum préconisé pour le moteur, c'est-à-dire lorsque
les parois baignent entièrement dans l'huile quand le moteur est à l'arrêt, l'huile,
qui aura naturellement tendance à se transvaser partiellement d'un compartiment à
l'autre du carter lorsque le moteur sera incliné latéralement, se répartira à nouveau
de manière sensiblement égale entre les compartiments lorsque le moteur inversera
son sens d'inclinaison (gauche/droite ou droite/gauche).
Brève description des figures
[0022] Ces aspects ainsi que d'autres aspects de l'invention seront clarifiés dans la description
détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention, référence étant faite
aux dessins des figures, dans lesquelles :
Fig.1 montre schématiquement des coupes frontales d'un moteur connu et selon plusieurs
positions d'inclinaison latérales du moteur ;
Fig.2 montre schématiquement une coupe AA du moteur de la Fig.1 lorsqu'il n'est pas
incliné;
Fig.3 montre schématiquement des coupes frontales d'un moteur selon l'invention, et
selon plusieurs positions d'inclinaison latérales du moteur;
Fig.4 montre schématiquement une coupe BB du moteur de la Fig.3 lorsqu'il n'est pas
incliné;
Fig.5, 6A, 6B, 7A et 7B montrent schématiquement des coupes frontales d'un moteur
selon des modes de réalisation particuliers de l'invention lorsque le moteur n'est
pas incliné ;
Fig.8 montre schématiquement une vue de face arrière d'une moto équipée d'un moteur
selon l'invention.
[0023] Les dessins des figures ne sont pas à l'échelle. Généralement, des éléments semblables
sont dénotés par des références semblables dans les figures.
Description détaillée de modes de réalisation particuliers
[0024] La Fig.1 montre schématiquement des coupes frontales d'un moteur (1) connu et représenté
selon plusieurs positions d'inclinaison latérales du moteur. Ce moteur comporte, de
manière connue, un piston (2), une bielle (3), un vilebrequin (4) ayant un axe de
rotation (5), un carter (6) contenant de l'huile(7), et une cuiller (8) reliée à la
bielle (3) pour puiser de l'huile dans le carter (3) et pour entraîner et projeter
cette huile vers des parties du moteur à lubrifier. Lorsque le vilebrequin tourne,
une extrémité distale (9) de la cuiller (8) décrit une orbite se trouvant dans un
plan orbital (10). Ledit plan orbital (10) est perpendiculaire à l'axe de rotation
(5) du vilebrequin (4).
[0025] Sur cette figure, le moteur (1) est représenté tel que monté sur une moto dont on
voit la roue (15). On y remarque que, lorsque le moteur (la moto) est incliné vers
la gauche ou vers la droite, le niveau d'huile dans la carter (6)se creuse, ce qui
a pour effet de réduire la hauteur d'huile disponible au niveau de la cuiller (8).
Selon les circonstances de roulage, cette hauteur d'huile peut descendre en dessous
de l'extrémité distale (9) de la cuiller (8), de sorte que le moteur ne sera plus
lubrifié dans ces circonstances.
[0026] La Fig.2 montre schématiquement une coupe « AA » du moteur de la Fig.1 lorsqu'il
n'est pas incliné;
[0027] La Fig.3 montre schématiquement des coupes frontales d'un moteur selon l'invention,
et selon plusieurs positions d'inclinaison latérales dudit moteur. Il s'agit d'un
moteur (1) tel que représenté à la Fig. 1, et comportant par ailleurs deux parois
(11a, 11b) disposées à l'intérieur du carter (7) et respectivement de part et d'autre
du plan orbital (10) de la cuiller (8).
[0028] Chaque paroi (11a, 11b) s'étend substantiellement transversalement par rapport à
l'axe (5) du vilebrequin (4) et s'élève, en partant d'une partie basse du carter (6),
jusqu'au dessus d'une extrémité distale (9) de la cuiller (8) lorsque ladite cuiller
est dans une position la plus basse (= lorsque le piston (2) est à son point mort
bas). Ces parois sont disposées de manière à former un obstacle à un mouvement latéral
de l'huile (7) du carter. Plusieurs formes et dispositions sont donc possibles pour
les parois. De préférence, les parois sont des plaques substantiellement planes, par
exemple des plaques métalliques.
[0029] Comme on le voit sur la partie gauche et la partie droite de la Fig. 3, la présence
de ces parois à l'intérieur du carter aura pour effet d'empêcher que l'huile ne se
déplace trop latéralement lorsque le la moto bascule pour prendre des virages. Ainsi,
le niveau d'huile dans le plan orbital (10) de la partie distale (9) de la cuiller
sera supérieur à ce qu'il serait en l'absence desdites parois, ce qui permet à la
cuiller (8) de pouvoir continuer à puiser de h'huile et à assurer la lubrification
du moteur.
[0030] La Fig.4 montre schématiquement une coupe BB du moteur (1) de la Fig.3 lorsqu'il
n'est pas incliné. On y voit les parois (11a, 11b) qui, dans cet exemple, sont deux
plaques métalliques fixées au carter (6) par des moyens de fixation. Il existe un
jeu entre les bords inférieurs (13) et latéraux de chaque plaque et respectivement
les parois inférieure et latérales du carter, permettant ainsi à l'huile de se répartir
à nouveau uniformément dans le carter lorsque le moteur revient à sa position normale
(plan orbital (10) vertical). De préférence, ledit jeu est compris entre 1 mm et 2
cm.
[0031] Les parois (11a, 11b) peuvent être des pièces rapportées au carter, ce qui permet
de facilement transformer des moteurs existants et ne présentant pas de telles parois.
Alternativement, les parois (11a, 11b) font partie intégrante du carter (exemple :
carter comportant les parois et coulé ou formé d'une seule pièce).
[0032] Les Fig.5, 6A, 6B, 7A et 7B montrent schématiquement des coupes frontales d'un moteur
selon des modes de réalisation particuliers de l'invention.
[0033] La Fig. 5 montre une version préférée du moteur selon l'invention. Ici, chaque paroi
(11a, 11b) forme une cloison, c'est-à-dire qu'elle est reliée de manière étanche au
carter dans sa partie inférieure et latérale, un bord supérieur (12) de chaque paroi
restant libre.
[0034] Ledit bord supérieur (12) a une hauteur (H1) qui est inférieure à un niveau d'huile
minimum préconisé (H2) dans le carter. Le niveau d'huile minimum préconisé (H2) est
une donnée typique d'un moteur, bien connue de l'homme du métier, et qui permet d'assurer
un volume d'huile minimal dans le carter. Ceci permet d'obtenir que de l'huile qui
serait passée par au dessus d'une paroi lors d'un virage, reviendrait à son emplacement
d'origine lors d'un virage dans le sens opposé ou lorsque la moto revient en position
verticale.
[0035] Selon cette version préférée, la hauteur (H1) du bord supérieur (12) de chaque paroi
sera donc comprise entre la hauteur de l'extrémité distale (9) de la cuiller lorsque
le cylindre (2)est à son point mort bas et le niveau d'huile minimum préconisé (H2)
dans le carter.
[0036] La Fig. 6A montre une version encore plus préférée du moteur selon l'invention. Il
s'agit du même moteur que celui illustré à la Fig.5, sauf que les parois (11a, 11b)
sont ici disposées de telle sorte qu'un bord supérieur (12) de chaque paroi est plus
proche du plan orbital (10) de la cuiller que de la paroi latérale correspondante
du carter (6). De préférence, le bord supérieur (12) de chaque paroi est une distance
du plan orbital (10) qui est inférieure à 20% de la distance entre ledit plan orbital
(10) et la paroi latérale correspondante du carter.
[0037] La Fig. 6B montre une variante du moteur de la Fig. 6A, dans laquelle les parois
(11a, 11b) ne forment pas des cloisons mais sont placées à distance des carter. De
préférence, ladite distance est comprise entre 1 mm et 2 cm. Dans ce cas, le bord
supérieur (12) d'une paroi peut (mais ne doit pas) se situer à une hauteur (H1) qui
est supérieure au niveau d'huile minimum préconisé (H2) dans le carter.
[0038] De manière encore plus préférée, un bord supérieur (12) d'une paroi (11a, 11b) est
plus proche du plan orbital (10) de la cuiller qu'un bord inférieur (13) de ladite
paroi.
[0039] Un exemple de réalisation est illustré à la Fig. 7a. Il s'agit du même moteur que
celui illustré à la Fig.6a, sauf que les plaques (11a, 11b) sont ici disposées en
oblique. Ceci à pour avantage que, lors d'un virage à gauche par exemple, l'huile
passera plus facilement par au dessus la paroi de droite (11b) et moins facilement
par au dessus de la paroi de gauche (11a), en conséquence de quoi l'huile aura tendance
à plus s'accumuler dans la région centrale entre les deux plaques, ce qui permet d'avoir
un niveau d'huile plus haut dans le plan orbital (10) de la cuiller. Le même avantage
est bien entendu obtenu lors d'un virage à droite.
[0040] L'angle que forme une plaque (11a, 11b) avec la paroi du fond du carter est de préférence
compris entre 20° et 90°, de manière plus préférée entre 30° et 60°, de manière encore
plus préférée entre 40° et 50°.
[0041] Un autre avantage de positionner les parois de manière oblique est de réduire l'encombrement
des parois tout en maintenant un volume d'huile suffisant entre les deux parois.
[0042] La Fig. 7b montre une variante de réalisation du moteur de la Fig. 7a et dans laquelle
les parois (11a, 11b) sont placées à distance du carter. Dans ce cas, le bord supérieur
(12) d'une paroi peut (mais ne doit pas) se situer à une hauteur (H1) qui est supérieure
au niveau d'huile minimum préconisé (H2) dans le carter.
[0043] L'invention concerne également une moto comportant un moteur (1) tel que décrit ci-dessus.
La Fig.8 montre schématiquement une vue de face arrière d'une moto équipée d'un moteur
selon l'invention. On y voit comment l'axe (5) du vilebrequin du moteur (1) est positionné
par rapport à la moto.
[0044] Par « moto », il faut comprendre tout véhicule motorisé conçu pour s'incliner - à
gauche ou à droite - lorsque ledit véhicule est dans un virage. L'invention ne se
limite donc pas à des véhicules motorisés à deux roues, ni à des moteurs pour des
véhicules à deux roues.
[0045] Les modes de réalisation décrits ci-dessus concernent un moteur monocylindre. Il
sera évident pour l'homme du métier qu'un moteur selon l'invention peut également
comporter plusieurs cylindres avec plusieurs bielles, chaque bielle étant ou n'étant
pas munie d'une cuiller (8), auquel cas les parois (11) se situeront par exemple entre
les plan orbitaux des cuillers ou entre le plan orbital d'un cuiller et un paroi latérale
du carter.
[0046] Dans les exemples illustrés ci-dessus, le cylindre est vertical, mais l'invention
concerne également toute autre disposition du (des) cylindre(s), tel qu'un cylindre
horizontal ou oblique (en « V ») par exemple.
[0047] De préférence, un moteur selon l'invention ne comporte pas de pompe à huile pour
lubrifier le moteur.
[0048] La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques,
qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs.
D'une manière générale, il apparaîtra évident pour l'homme du métier que la présente
invention n'est pas limités aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L'invention
comprend chacune des caractéristiques nouvelles ainsi que toutes leurs combinaisons.
[0049] La présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative,
y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.
[0050] L'usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante,
ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d'éléments
autres que ceux mentionnés.
[0051] L'usage de l'article défini « un » pour introduire un élément n'exclut pas la présence
d'une pluralité de ces éléments.
[0052] En résumé, l'invention peut être décrite comme suit :
Moteur à combustion interne (1) à quatre temps pour moto comportant au moins un cylindre
muni d'un piston (2), un vilebrequin (4) horizontal, une bielle (3) reliant le piston
au vilebrequin, et un carter (6) à huile (7) sous le vilebrequin. Le moteur inclut
un système de lubrification par barbotage comportant une cuiller (8) fixée à la bielle
et apte, en fonctionnement, à puiser de l'huile (7) dans le carter pour l'amener vers
des pièces moteur à lubrifier, ainsi qu'au moins une paroi (11a, 11b) interne au carter
et disposée transversalement par rapport à un axe de rotation (5) du vilebrequin (4).
Chaque paroi (11a, 11b) forme un obstacle au déplacement de l'huile dans le carter
lorsque le moteur est soumis à des mouvements tels que par exemple des mouvements
de balancier autour d'un axe situé en dehors du moteur. Ceci à pour effet de maintenir
un niveau d'huile suffisant dans le carter dans un plan orbital (10) d'une extrémité
distale (9) de la cuiller et ainsi d'assurer une meilleure continuité de la lubrification
lorsque le moteur est soumis auxdits mouvements.