WO2000003155A1 - Internal combustion engine comprising means for reducing cyclic irregularity when operating in low speeds - Google Patents

Internal combustion engine comprising means for reducing cyclic irregularity when operating in low speeds Download PDF

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WO2000003155A1
WO2000003155A1 PCT/FR1999/001638 FR9901638W WO0003155A1 WO 2000003155 A1 WO2000003155 A1 WO 2000003155A1 FR 9901638 W FR9901638 W FR 9901638W WO 0003155 A1 WO0003155 A1 WO 0003155A1
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flywheel
housing
mass
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PCT/FR1999/001638
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French (fr)
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Daniel Drecq
Guy Louradour
Original Assignee
Daniel Drecq
Guy Louradour
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F16F15/1407—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
    • F16F15/145—Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range

Definitions

  • the present invention relates to a reciprocating internal combustion engine comprising means for reducing acyclicism for low speed operations.
  • a first solution is to stop the engine at red lights and then restart it. This requires coupling an engine-alternator directly to the crankshaft, which is expensive.
  • the second solution consists in reducing the speed of rotation of the engines at idle.
  • the acyclism increases, which makes its operation unstable.
  • the only method to decrease acyclism is to increase the moment of inertia of the steering wheel.
  • this has many disadvantages, namely: a penalizing increase in the mass of the powertrain; a necessary increase in starter performance; and a reduction in engine performance, the speed increases of which become slower.
  • the arrangement according to the present invention makes it possible to simultaneously obtain two results which are antagonistic, namely: a steering wheel which has a large moment of inertia for acyclism, which greatly reduces the latter, and a moment of inertia weaker for the engine due to the fact that a flywheel with a lower mass is used.
  • pendulum masses are used associated either with the flywheel or with a pulley at the other end of the crankshaft.
  • these pendulum systems are not used to protect the crankshaft against a risk of rupture due to torsion-vibrations, but to combat the effects due to the moment of inertia of the engine assembly (crankshaft and pistons) when the latter rotates at low speed (i.e. when the crankshaft is subjected to very low loads), and is therefore subject to acyclicism .
  • Such pendulum systems are described in the US patent
  • the pendulum will be tuned on the number of explosions per revolution and this for speeds close to that of the idle (700 rev / min and below), therefore for a low operation charge.
  • the pendulums are tuned on harmonic 2.
  • the pendulums are therefore tuned on the harmonic of acyclism or, at the very least, in the vicinity of the pulsation of its major harmonic.
  • At least one element capable of having, during the rotation of the flywheel, a pendular movement relative to said flywheel is coupled to the crankshaft, for example to the flywheel.
  • the present invention therefore relates to an internal combustion engine, the crankshaft of which is provided, for example, with a flywheel, characterized in that said flywheel is provided with at least one pendulum element whose dimensioning, mass and positioning on said flywheel are determined so as to be in the vicinity of the pulsation of the major harmonic (s) of acyclism.
  • the major acyclic harmonic has a pulse equal to twice the speed of rotation.
  • the present invention may also include the following arrangements, taken separately or in combination: a) the flywheel is provided with at least two housings in which a flyweight can move freely; b) the flywheel is provided with three housings arranged at 120 ° from one another; c) the flywheel is provided with two groups of three housings arranged at 120 ° from one another, the two groups being inserted symmetrically and each group having different dimensions and positions as well as different masses; d) the side walls of each housing are flat and separated from each other by a raceway, the counterweight being a roller capable of rolling between the sidewalls on the raceway; preferably, the roller is a cylinder of revolution; e) the raceway of the housing, against which the roller rolls, is a surface of revolution about an axis perpendicular to the side walls of the housing; f) the housing can be a cylinder of revolution; g) the cross section of the raceway by a plane parallel to the side walls of the housing is a curve determined by calculation as a function of the desired
  • the moving mass has a T-section; m) the moving mass has a U-shaped section.
  • FIG. 1 shows an axial sectional view, along I-I of Figure 2, of the end of the crankshaft of an engine according to the invention provided with a flywheel with pendulum elements;
  • FIG. 2 shows an elevational view, partially broken away, of the steering wheel of Figure 1, along II-II of Figure 1;
  • Figures 3 and 4 show an elevational view and an axial sectional view of an alternative embodiment of Figures 1 and 2;
  • the flywheel 4 is constituted by a solid disc 40 of a sufficiently large thickness to have a significant moment of inertia adapted to the engine with which it is associated.
  • This disc 40 is pierced with three circular openings 41 at 120 ° from one another, in each of which is inserted a cylindrical ring 42.
  • the two faces of the disc 40 are covered by annular flanges 43 which are fixed to the disc 40 by screws 47 cooperating with threaded bores 48 of the disc 40.
  • These two flanges 43 cover the ends of the rings 42 and define with the interior volume of each cylindrical ring 42 a closed cylindrical housing 44.
  • In each housing 44 is disposed a counterweight constituted by a roller 45.
  • This roller 45 is a solid cylinder whose length is substantially equal (and in fact slightly less) to the thickness of the disc 40; this distance is that which separates the two flanges 43 and therefore defines the length of the housing 44. It follows that the rollers 45 can move freely in their housings 44 and, in particular, roll along the internal wall of said housings 44.
  • each of the rollers 45 rests at the bottom of its housing 44; as soon as the engine reaches a few revolutions per minute, for example at the starter drive speed, the rollers 45 come to occupy, under the effect of centrifugal force, the radial position shown in FIGS. 1 and 2.
  • the rollers 45 When the engine idles, acyclisms appear, which result in successions of decelerations and accelerations of the rotation of the crankshaft 1: the rollers 45 then roll in one direction or the other along the wall of their cylindrical housings, which counterbalances, or at the very least decreases, said acyclisms, said rollers then behaving like pendular elements.
  • the housings 44 are cylindrical, so that each roller 45 can be considered as a pendulum whose length is equal to the radius of the ring 42; but the invention is not limited to this particular case.
  • each housing can be arbitrary: circular (as shown), elliptical, or other; it may not even be symmetrical with respect to the radius of the disc 40 passing through the center of the cross section: this makes it possible to modify at will the reaction law of the flyweights on acyclic phenomena.
  • FIG. 44 and three rollers 45 but the invention is not limited to this particular embodiment: at least one housing and a flyweight are required; but there may be 2, 3, 4 or more, provided that they are arranged at regular intervals relative to the center of rotation of the steering wheel.
  • Figures 3 and 4 show an alternative embodiment of the embodiment of Figures 1 and 2, the same elements bearing the same references. To simplify the figures, only the flywheel 4 has been shown, the crankshaft 1 and the means for fixing the flywheel 4 to the end of the crankshaft having been omitted because they are not part of the invention. It will be the same for the other figures 5 to 10.
  • each roller 45 does not cross the entire thickness of the flywheel 40 but is hollowed out in the latter over only part of this thickness.
  • Each housing 44 is provided with a rolling ring 42 which projects partially out of the housing 44 and is covered by a cover 49.
  • the roller 45 struggles in the cylindrical volume formed by the bottom 44a of the housing 44, the ring 42 and the cover 49.
  • the operation of this device is the same as that of the preceding figures 1 and 2.
  • FIGS 5 and 6 show a second embodiment of the device according to the invention, the elements identical to those of Figures 1 to 4 bearing the same references.
  • This second embodiment is characterized in that the flywheel 4 comprises two groups of three housings regularly interposed between them.
  • each housing 44 comprising a counterweight 45.
  • each housing 54 is provided with a rolling ring 52, a counterweight 55 and is closed by a cover 59. It should be noted that all the dimensional parameters of the housing 54 are different from those of the housing 44, namely: their distance from the center of the flywheel 40 is smaller, their diameter is smaller and the mass of the flyweight 55 different. All these parameters can be easily determined by calculation so that the pendulum elements 45 and the elements 55 are granted in the vicinity of the pulsations of the major harmonics of acyclism.
  • Figures 7 to 10 illustrate a third embodiment of the invention. Mathematical calculations show that it is preferable to have double pendulum systems, which specialists call "bi-wire”.
  • FIGS. 7 and 8 there are three groups of pendulum devices, arranged at 120 ° from each other.
  • the flywheel 4 has a peripheral groove 60.
  • the portions 61a of three masses 61 in the shape of a T, are arranged, arranged at 120 ° from one another.
  • Each portion 61a of a mass 61 is provided with two circular holes 62.
  • the flywheel 40 is pierced with three pairs of circular holes 63, arranged at 120 ° from one another.
  • Each pair of holes 63 corresponds to the two holes 62 of a mass 61.
  • the holes 62 and 63 are crossed by axes 64.
  • the axes 64 have a diameter smaller than that of the holes 62 and 63.
  • Each mass 61 then constitutes the equivalent of a pendulum held by two wires, the length of each wire corresponding to the radius of a housing 63.
  • each mass 61 oscillates in one direction then in the other.
  • the different parameters of these double pendulums: dimensions, position and mass are determined by mathematical calculation so that they are tuned to a pulsation close to the pulsation of the chosen harmonic, in this case the major harmonic of l of the engine under consideration.
  • Figures 9 and 10 illustrate an alternative embodiment of the device of Figures 7 and 8, the shape of each mass being inverted and U-shaped so as to make a stirrup; identical elements bearing the same references.
  • Each mass 71 is a part, the cross section of which is U-shaped so as to cover the steering wheel 40. To this end, each mass 71 is provided with two side walls 70 whose spacing is slightly greater than the thickness of the steering wheel 40.
  • the side walls 70 are provided with holes 72, which correspond to the holes 62 in Figures 7 and 8; the steering wheel 40 is provided with the same holes 63 as in FIGS. 7 and 8 and axes 74 (corresponding to axes 64) pass through the holes 63 and 72.
  • the operation is identical to that of the device shown in FIGS. 7 and 8.

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Abstract

The invention concerns an internal combustion engine, whereof the crankshaft (1) is provided with a pulley or flywheel (4) integral with it by fixing means, wherein said flywheel (4) is provided with at least an oscillating element (45) whereof the dimensions, the mass and the positioning on said flywheel (4) are determined so as to be tuned in the proximity of the major harmonic pulsation of the cyclic irregularity.

Description

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN MOYEN DE RÉDUCTION DES ACYCLISMES POUR LES FONCTIONNEMENTS A BAS RÉGIMEINTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING ACYCLISM REDUCTION MEANS FOR LOW RPM OPERATIONS
La présente invention concerne un moteur alternatif à combustion interne comportant un moyen de réduction des acyclismes pour les fonctionnements à bas régime.The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine comprising means for reducing acyclicism for low speed operations.
Actuellement, tous les motoristes cherchent à diminuer la pollution et la consommation des moteurs de véhicules en ville.Currently, all engine manufacturers are seeking to reduce pollution and the consumption of vehicle engines in cities.
Une première solution consiste à arrêter le moteur aux feux rouges et à le redémarrer ensuite. Cela nécessite d'accoupler directement sur le vilebrequin un moteur-alternateur, ce qui est cher.A first solution is to stop the engine at red lights and then restart it. This requires coupling an engine-alternator directly to the crankshaft, which is expensive.
La deuxième solution consiste à diminuer la vitesse de rotation des moteurs au ralenti. Mais, lorsque l'on diminue la vitesse au ralenti d'un moteur, l'acyclisme augmente, ce qui rend instable son fonctionnement. La seule méthode pour diminuer l'acyclisme est d'augmenter le moment d'inertie du volant. Mais cela présente de nombreux inconvénients, à savoir : une augmentation pénalisante de la masse du groupe moto-propulseur ; une augmentation nécessaire des performances du démarreur ; et un abaissement des performances du moteur, dont les montées en vitesse deviennent plus lentes.The second solution consists in reducing the speed of rotation of the engines at idle. However, when the engine idling speed is reduced, the acyclism increases, which makes its operation unstable. The only method to decrease acyclism is to increase the moment of inertia of the steering wheel. However, this has many disadvantages, namely: a penalizing increase in the mass of the powertrain; a necessary increase in starter performance; and a reduction in engine performance, the speed increases of which become slower.
La disposition selon la présente invention permet d'obtenir simultanément deux résultats qui sont antagonistes, à savoir : un volant qui présente un grand moment d'inertie pour l'acyclisme, ce qui réduit très fortement celui-ci, et un moment d'inertie plus faible pour le moteur du fait que l'on utilise un volant dont la masse est plus faible.The arrangement according to the present invention makes it possible to simultaneously obtain two results which are antagonistic, namely: a steering wheel which has a large moment of inertia for acyclism, which greatly reduces the latter, and a moment of inertia weaker for the engine due to the fact that a flywheel with a lower mass is used.
Pour arriver à ce résultat, on utilise des masses pendulaires associées, soit au volant d'inertie, soit à une poulie à l'autre extrémité du vilebrequin.To achieve this result, pendulum masses are used associated either with the flywheel or with a pulley at the other end of the crankshaft.
Il est connu d'associer des masses pendulaires à un vilebrequin, à l'une et/ou l'autre des extrémités de celui-ci, pour amortir les vibrations qui apparaissent dans le vilebrequin lui-même lorsqu'il est soumis à de fortes charges, vibrations qui risquent de provoquer la rupture du vilebrequin.It is known to associate pendular masses with a crankshaft, at one and / or the other of the ends thereof, to damp the vibrations which appear in the crankshaft itself when it is subjected to strong loads, vibrations which may cause the crankshaft to rupture.
Dans le cas de la présente invention, on n'utilise pas ces sytèmes pendulaires pour protéger le vilebrequin contre un risque de rupture due à des torsions-vibrations, mais pour combattre les effets dus au moment d'inertie de l'ensemble moteur (vilebrequin et pistons) lorsque ce dernier tourne à faible vitesse (c'est-à-dire lorsque le vilebrequin est soumis à de très faibles charges), et est donc soumis à des acyclismes. De tels systèmes pendulaires sont décrits dans le brevet USIn the case of the present invention, these pendulum systems are not used to protect the crankshaft against a risk of rupture due to torsion-vibrations, but to combat the effects due to the moment of inertia of the engine assembly (crankshaft and pistons) when the latter rotates at low speed (i.e. when the crankshaft is subjected to very low loads), and is therefore subject to acyclicism . Such pendulum systems are described in the US patent
5.295.411.5,295,411.
Il a été découvert que, de façon surprenante, ces mêmes moyens pouvaient avantageusement être employés pour résoudre un problème entièrement différent, qui est celui des irrégularités de cycle, ou "acyclisme", qui apparaissent quand un moteur tourne à bas régime, le vilebrequin étant alors soumis à de faibles charges.It has been discovered that, surprisingly, these same means could advantageously be used to solve an entirely different problem, which is that of cycle irregularities, or "acyclism", which appear when an engine is running at low speed, the crankshaft being then subject to low loads.
Lorsque l'on veut traiter le problème des vibrations à fortes charges, comme c'est le cas avec les moyens décrits au brevet US 5.295.411, on cherche à accorder le (ou les) pendule(s) aux harmoniques susceptibles d'exciter le mode propre de torsion du vilebrequin sur toute la plage de vitesses du moteur. Pour un moteur à quatre cylindres à quatre temps, cette pulsation est de l'ordre de 30 000 à 40 000 tours/mn.When we want to deal with the problem of vibrations at high loads, as is the case with the means described in US Patent 5,295,411, we seek to tune the pendulum (s) to the harmonics likely to excite the proper mode of crankshaft torsion over the entire speed range of the engine. For a four-stroke four-cylinder engine, this pulsation is of the order of 30,000 to 40,000 rpm.
Au contraire, dans le cas de la présente invention, le pendule sera accordé sur le nombre d'explosions par tour et ceci pour des vitesses voisines de celle du ralenti (700 tours/mn et au-dessous), donc pour un fonctionnement à faible charge. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres à cycle à quatre temps, on a deux explosions par tour ; de sorte que les pendules sont accordés sur l'harmonique 2. Les pendules sont donc accordés sur l'harmonique de l'acyclisme ou, à tout le moins, au voisinage de la pulsation de son harmonique majeure.On the contrary, in the case of the present invention, the pendulum will be tuned on the number of explosions per revolution and this for speeds close to that of the idle (700 rev / min and below), therefore for a low operation charge. In the case of a four-cylinder four-stroke cycle engine, there are two explosions per revolution; so that the pendulums are tuned on harmonic 2. The pendulums are therefore tuned on the harmonic of acyclism or, at the very least, in the vicinity of the pulsation of its major harmonic.
Cette application de ces systèmes pendulaires, en eux- mêmes connus, au problème très particulier des acyclismes permet d'avoir un moment d'inertie adapté pour les vitesses de rotation de l'ordre de 500 t/mn ± 200.This application of these pendulum systems, in themselves known, to the very particular problem of acyclisms makes it possible to have a moment of inertia suitable for rotational speeds of the order of 500 rpm ± 200.
Ces systèmes, dont les caractéristiques sont calculées pour qu'ils soient efficaces contre les acyclismes à bas régimes sont inopérants et sans effet aux hauts régimes.These systems, the characteristics of which are calculated so that they are effective against acyclisms at low speeds are ineffective and have no effect at high speeds.
Selon l'invention, on accouple au vilebrequin, par exemple au volant d'inertie au moins un élément susceptible d'avoir, au cours de la rotation du volant, un mouvement pendulaire par rapport audit volant lorsque la rotation s'effectue avec un acyclisme. Si Ω est la vitesse de rotation moyenne du moteur, on sait qu'au cours du fonctionnement, la vitesse instantanée varie entre Ω, et Ω le coefficient d'irrégularitéAccording to the invention, at least one element capable of having, during the rotation of the flywheel, a pendular movement relative to said flywheel is coupled to the crankshaft, for example to the flywheel. when the rotation is done with acyclism. If Ω is the average speed of rotation of the motor, we know that during operation, the instantaneous speed varies between Ω, and Ω the coefficient of irregularity
Ω , cyclique est n = 1 - Ω 2 ; on peut calculer que, pour un moteurΩ, cyclic is n = 1 - Ω 2; we can calculate that for an engine
Ω alternatif à combustion interne, n ≈ — =- où k est une constanteΩ alternating with internal combustion, n ≈ - = - where k is a constant
IΩ2 représentative de l'amplitude de variation du couple moteur et I est le moment d'inertie de l'ensemble moteur-récepteur. Ceci montre que l'acyclisme est d'autant plus grand que la vitesse moyenne de rotation est plus faible. L'utilisation d'élément(s) pendulaire(s), convenablement accordé(s), permet de compenser l'acyclisme. On choisit avantageusement le dimensionnement et la masse des éléments pendulaires ainsi que leur positionnement sur le volant d'inertie de façon à les accorder sur les harmoniques majeurs de l'acyclisme. On constate que, de la sorte, on peut faire tourner, par exemple, un moteur 4 cylindres, 4 temps à des vitesses moyennes voisines de 300 tours/mn sans irrégularités gênantes et avec un volant d'inertie allégé par rapport à ceux de l'état de la technique.IΩ 2 representative of the amplitude of variation of the motor torque and I is the moment of inertia of the motor-receiver assembly. This shows that the acyclism is higher the lower the average speed of rotation. The use of pendulum element (s), suitably tuned, compensates for acyclism. The dimensioning and the mass of the pendulum elements are advantageously chosen as well as their positioning on the flywheel so as to tune them to the major harmonics of acyclism. It can be seen that, in this way, it is possible to run, for example, a 4-cylinder, 4-stroke engine at average speeds close to 300 rpm without annoying irregularities and with a flywheel lightened compared to those of l 'state of the art.
La présente invention a, en conséquence, pour objet un moteur à combustion interne, dont le vilebrequin est muni, par exemple, d'un volant d'inertie, caractérisé par le fait que ledit volant d'inertie est muni d'au moins un élément pendulaire dont le dimensionnement, la masse et le positionnement sur ledit volant d'inertie sont déterminés de façon à être accordés au voisinage de la pulsation du ou des harmoniques majeurs de l'acyclisme. Par exemple, pour un moteur alternatif 4 cylindres en ligne à cycle 4 temps, l'harmonique majeur de l'acyclisme a une pulsation égale à deux fois la vitesse de rotation.The present invention therefore relates to an internal combustion engine, the crankshaft of which is provided, for example, with a flywheel, characterized in that said flywheel is provided with at least one pendulum element whose dimensioning, mass and positioning on said flywheel are determined so as to be in the vicinity of the pulsation of the major harmonic (s) of acyclism. For example, for a 4-cylinder in-line 4-cylinder reciprocating engine, the major acyclic harmonic has a pulse equal to twice the speed of rotation.
La présente invention peut également comporter les dispositions suivantes prises séparément ou en combinaison : a) le volant d'inertie est muni d'au moins deux logements dans lesquels une masselotte peut se déplacer librement ; b) le volant d'inertie est muni de trois logements disposés à 120° les uns des autres ; c) le volant d'inertie est muni de deux groupes de trois logements disposés à 120° les uns des autres, les deux groupes étant intercalés de façon symétrique et chaque groupe ayant des dimensions et des positions différentes ainsi que des masses différentes ; d) les parois latérales de chaque logement sont planes et séparées l'une de l'autre par un chemin de roulement, la masselotte étant un galet susceptible de rouler entre les parois latérales sur le chemin de roulement ; de préférence, le galet est un cylindre de révolution ; e) le chemin de roulement du logement, contre lequel roule le galet, est une surface de révolution autour d'un axe perpendiculaire aux parois latérales du logement ; f) le logement peut être un cylindre de révolution ; g) la section droite du chemin de roulement par un plan parallèle aux parois latérales du logement est une courbe déterminée par calcul en fonction de la réaction désirée sur les phénomènes acycliques ; h) les parois latérales de chaque logement sont constituées par des flasques annulaires fixés de part et d'autre du volant d'inertie ; le chemin de roulement d'un logement est constitué par une bague insérée dans une ouverture pratiquée dans le volant, la bordure intérieure de chaque flasque annulaire venant en appui contre une extrémité de chaque bague et constituant un chemin de roulement, les moyens de fixation du volant d'inertie sur le vilebrequin étant disposés dans la zone centrale laissée libre par les flasques annulaires ; i) le volant d'inertie est muni de trois dispositifs pendulaires disposés à 120° les uns des autres, chaque dispositif pendulaire étant double ; j) le volant d'inertie est muni de deux groupes de trois dispositifs pendulaires doubles intercalés de façon symétrique et ayant des caractéristiques de dimensions, positions et masses différentes ; k) le système pendulaire double est constitué par une masse mobile, reliée au volant par deux axes, chacun se déplaçant à la fois dans un logement ménagé dans la masse mobile et dans un logement ménagé dans le volant ;The present invention may also include the following arrangements, taken separately or in combination: a) the flywheel is provided with at least two housings in which a flyweight can move freely; b) the flywheel is provided with three housings arranged at 120 ° from one another; c) the flywheel is provided with two groups of three housings arranged at 120 ° from one another, the two groups being inserted symmetrically and each group having different dimensions and positions as well as different masses; d) the side walls of each housing are flat and separated from each other by a raceway, the counterweight being a roller capable of rolling between the sidewalls on the raceway; preferably, the roller is a cylinder of revolution; e) the raceway of the housing, against which the roller rolls, is a surface of revolution about an axis perpendicular to the side walls of the housing; f) the housing can be a cylinder of revolution; g) the cross section of the raceway by a plane parallel to the side walls of the housing is a curve determined by calculation as a function of the desired reaction on acyclic phenomena; h) the side walls of each housing are formed by annular flanges fixed on either side of the flywheel; the raceway of a housing is constituted by a ring inserted in an opening made in the steering wheel, the inner edge of each annular flange coming to bear against one end of each ring and constituting a raceway, the means for fixing the flywheel on the crankshaft being arranged in the central zone left free by the annular flanges; i) the flywheel is provided with three pendulum devices arranged at 120 ° from each other, each pendulum device being double; j) the flywheel is provided with two groups of three double pendulum devices symmetrically interposed and having characteristics of different dimensions, positions and masses; k) the double pendulum system consists of a mobile mass, connected to the steering wheel by two axes, each moving both in a housing formed in the mobile mass and in a housing formed in the steering wheel;
1) la masse mobile a une section en T ; m) la masse mobile a une section en U.1) the moving mass has a T-section; m) the moving mass has a U-shaped section.
Pour faciliter la compréhension de l'invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif et purement illustratif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin :To facilitate understanding of the invention, an embodiment which is shown in the accompanying drawing will be described below, by way of nonlimiting and purely illustrative example. On this drawing :
- la figure 1 représente une vue en coupe axiale, selon I-I de la figure 2, de l'extrémité du vilebrequin d'un moteur selon l'invention muni d'un volant d'inertie à éléments pendulaires ;- Figure 1 shows an axial sectional view, along I-I of Figure 2, of the end of the crankshaft of an engine according to the invention provided with a flywheel with pendulum elements;
- la figure 2 représente une vue en élévation, avec arrachement partiel, du volant de la figure 1 , selon II-II de la figure 1 ;- Figure 2 shows an elevational view, partially broken away, of the steering wheel of Figure 1, along II-II of Figure 1;
- les figures 3 et 4 représentent une vue en élévation et une vue en coupe axiale d'une variante de réalisation des figures 1 et 2 ;- Figures 3 and 4 show an elevational view and an axial sectional view of an alternative embodiment of Figures 1 and 2;
- les figures 5 et 6 représentent deux vues en élévation et en coupe axiale d'un deuxième mode de mise en œuvre de la présente invention ;- Figures 5 and 6 show two views in elevation and in axial section of a second embodiment of the present invention;
- les figures 7 et 8 représentent deux vues en élévation et en coupe axiale d'une troisième mode de mise en œuvre de la présente invention ;- Figures 7 and 8 show two views in elevation and in axial section of a third embodiment of the present invention;
- les figures 9 et 10 représentent deux vues en élévation et en coupe axiale d'une variante de réalisation du troisième mode de mise en œuvre de la présente invention.- Figures 9 and 10 show two views in elevation and in axial section of an alternative embodiment of the third embodiment of the present invention.
En se reportant aux figures 1 et 2, on voit que sur l'extrémité 1 d'un vilebrequin 2 est emmanché un manchon 3 sur lequel est fixé coaxialement un volant d'inertie désigné par la référence générale 4. Cette fixation est réalisée au moyen de huit goujons 46 régulièrement répartis autour de l'axe du volant 4.Referring to Figures 1 and 2, we see that on the end 1 of a crankshaft 2 is fitted a sleeve 3 on which is fixed coaxially a flywheel designated by the general reference 4. This fixing is achieved by means eight studs 46 regularly distributed around the axis of the flywheel 4.
Le volant 4 est constitué par un disque plein 40 d'une épaisseur suffisamment importante pour avoir un moment d'inertie significatif adapté au moteur auquel il est associé. Ce disque 40 est percé de trois ouvertures circulaires 41 à 120° l'une de l'autre, dans chacune desquelles est insérée une bague cylindrique 42. Les deux faces du disque 40 sont recouvertes par des flasques annulaires 43 qui sont fixés sur le disque 40 par des vis 47 coopérant avec des alésages filetés 48 du disque 40. Ces deux flasques 43 recouvrent les extrémités des bagues 42 et définissent avec le volume intérieur de chaque bague cylindrique 42 un logement cylindrique fermé 44. Dans chaque logement 44 est disposée une masselotte constituée par un galet 45. Ce galet 45 est un cylindre plein dont la longueur est sensiblement égale (et en fait légèrement inférieure) à l'épaisseur du disque 40 ; cette distance est celle qui sépare les deux flasques 43 et définit donc la longueur du logement 44. Il en résulte que les galets 45 peuvent se mouvoir librement dans leurs logements 44 et, en particulier, rouler le long de la paroi interne desdits logements 44.The flywheel 4 is constituted by a solid disc 40 of a sufficiently large thickness to have a significant moment of inertia adapted to the engine with which it is associated. This disc 40 is pierced with three circular openings 41 at 120 ° from one another, in each of which is inserted a cylindrical ring 42. The two faces of the disc 40 are covered by annular flanges 43 which are fixed to the disc 40 by screws 47 cooperating with threaded bores 48 of the disc 40. These two flanges 43 cover the ends of the rings 42 and define with the interior volume of each cylindrical ring 42 a closed cylindrical housing 44. In each housing 44 is disposed a counterweight constituted by a roller 45. This roller 45 is a solid cylinder whose length is substantially equal (and in fact slightly less) to the thickness of the disc 40; this distance is that which separates the two flanges 43 and therefore defines the length of the housing 44. It follows that the rollers 45 can move freely in their housings 44 and, in particular, roll along the internal wall of said housings 44.
Lorsque le moteur est à l'arrêt, chacun des galets 45 repose en bas de son logement 44 ; dès que le moteur atteint quelques tours par minute, par exemple à la vitesse d'entraînement du démarreur, les galets 45 viennent occuper, sous l'effet de la force centrifuge, la position radiale représentée sur les figures 1 et 2.When the engine is stopped, each of the rollers 45 rests at the bottom of its housing 44; as soon as the engine reaches a few revolutions per minute, for example at the starter drive speed, the rollers 45 come to occupy, under the effect of centrifugal force, the radial position shown in FIGS. 1 and 2.
Lorsque le moteur tourne au ralenti, des acyclismes apparaissent, qui se traduisent par des successions de ralentissements et d'accélérations de la rotation du vilebrequin 1 : les galets 45 roulent alors dans un sens ou dans l'autre le long de la paroi de leurs logements cylindriques, ce qui contre-balance, ou à tout le moins diminue, lesdits acyclismes, lesdits galets se comportant alors comme des éléments pendulaires. Dans l'exemple représenté, les logements 44 sont cylindriques, de sorte que chaque galet 45 peut être considéré comme un pendule dont la longueur est égale au rayon de la bague 42 ; mais l'invention n'est pas limitée à ce cas particulier.When the engine idles, acyclisms appear, which result in successions of decelerations and accelerations of the rotation of the crankshaft 1: the rollers 45 then roll in one direction or the other along the wall of their cylindrical housings, which counterbalances, or at the very least decreases, said acyclisms, said rollers then behaving like pendular elements. In the example shown, the housings 44 are cylindrical, so that each roller 45 can be considered as a pendulum whose length is equal to the radius of the ring 42; but the invention is not limited to this particular case.
En effet, la section droite de la paroi interne de chaque logement peut être quelconque : circulaire (comme représenté), elliptique, ou autre ; elle peut même ne pas être symétrique par rapport au rayon du disque 40 passant par le centre de la section droite : cela permet de modifier à volonté la loi de réaction des masselottes sur les phénomènes acycliques. De même, dans l'exemple représenté, il y a trois logementsIndeed, the cross section of the internal wall of each housing can be arbitrary: circular (as shown), elliptical, or other; it may not even be symmetrical with respect to the radius of the disc 40 passing through the center of the cross section: this makes it possible to modify at will the reaction law of the flyweights on acyclic phenomena. Similarly, in the example shown, there are three housings
44 et trois galets 45, mais l'invention n'est pas limitée à ce mode particulier de réalisation : il faut au moins un logement et une masselotte ; mais il peut y en avoir 2, 3, 4 ou plus, à condition qu'ils soient disposés à intervalles réguliers par rapport au centre de rotation du volant. Les figures 3 et 4 représentent une variante de réalisation du mode de réalisation des figures 1 et 2, les mêmes éléments portant les mêmes références. Pour simplifier les figures, seul le volant d'inertie 4 a été représenté, le vilebrequin 1 et les moyens de fixation du volant 4 à l'extrémité du vilebrequin ayant été omis parce qu'ils ne font pas partie de l'invention. Il en sera de même pour les autres figures 5 à 10.44 and three rollers 45, but the invention is not limited to this particular embodiment: at least one housing and a flyweight are required; but there may be 2, 3, 4 or more, provided that they are arranged at regular intervals relative to the center of rotation of the steering wheel. Figures 3 and 4 show an alternative embodiment of the embodiment of Figures 1 and 2, the same elements bearing the same references. To simplify the figures, only the flywheel 4 has been shown, the crankshaft 1 and the means for fixing the flywheel 4 to the end of the crankshaft having been omitted because they are not part of the invention. It will be the same for the other figures 5 to 10.
Selon cette variante, le logement 44 de chaque galet 45 ne traverse pas toute l'épaisseur du volant 40 mais est creusé dans ce dernier sur seulement une partie de cette épaisseur. Chaque logement 44 est muni d'une bague de roulement 42 qui fait saillie partiellement hors du logement 44 et est recouverte par un couvercle 49. Le galet 45 se débat dans le volume cylindrique constitué par le fond 44a du logement 44, la bague 42 et le couvercle 49. Le fonctionnement de ce dispositif est le même que celui des figures précédentes 1 et 2.According to this variant, the housing 44 of each roller 45 does not cross the entire thickness of the flywheel 40 but is hollowed out in the latter over only part of this thickness. Each housing 44 is provided with a rolling ring 42 which projects partially out of the housing 44 and is covered by a cover 49. The roller 45 struggles in the cylindrical volume formed by the bottom 44a of the housing 44, the ring 42 and the cover 49. The operation of this device is the same as that of the preceding figures 1 and 2.
Les figures 5 et 6 représentent un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, les éléments identiques à ceux des figures 1 à 4 portant les mêmes références. Ce deuxième mode de réalisation est caractérisé par le fait que le volant 4 comporte deux groupes de trois logements régulièrement intercalés entre eux.Figures 5 and 6 show a second embodiment of the device according to the invention, the elements identical to those of Figures 1 to 4 bearing the same references. This second embodiment is characterized in that the flywheel 4 comprises two groups of three housings regularly interposed between them.
Il y a d'abord un groupe de trois logements 44, disposés à 120° les uns des autres, chaque logement comportant une masselotte 45.First there is a group of three housings 44, arranged at 120 ° from one another, each housing comprising a counterweight 45.
Il y a en plus un deuxième groupe de trois logements 54, disposés à 120° les uns des autres. Ce deuxième groupe est intercalé entre le premier, c'est-à-dire que les logements 44 et 54 sont à 60° les uns des autres. Chaque logement 54 est muni d'une bague de roulement 52, d'une masselotte 55 et est fermé par un couvercle 59. Il est à noter que tous les paramètres dimensionnels des logements 54 sont différents de ceux des logements 44, à savoir : leur distance par rapport au centre du volant 40 est plus petit, leur diamètre est plus petit et la masse de la masselotte 55 différente. Tous ces paramètres peuvent être facilement déterminés par calcul pour que les éléments pendulaires 45 et les éléments pendulaires 55 soient accordés au voisinage des pulsations des harmoniques majeurs de l'acyclisme.There is also a second group of three housings 54, arranged at 120 ° from one another. This second group is interposed between the first, that is to say that the housings 44 and 54 are at 60 ° from each other. Each housing 54 is provided with a rolling ring 52, a counterweight 55 and is closed by a cover 59. It should be noted that all the dimensional parameters of the housing 54 are different from those of the housing 44, namely: their distance from the center of the flywheel 40 is smaller, their diameter is smaller and the mass of the flyweight 55 different. All these parameters can be easily determined by calculation so that the pendulum elements 45 and the elements 55 are granted in the vicinity of the pulsations of the major harmonics of acyclism.
Les figures 7 à 10 illustrent un troisième mode de mise en œuvre de l'invention. Les calculs mathématiques montrent qu'il est préférable d'avoir des systèmes pendulaires doubles, que les spécialistes appellent "bi-filaires".Figures 7 to 10 illustrate a third embodiment of the invention. Mathematical calculations show that it is preferable to have double pendulum systems, which specialists call "bi-wire".
Dans les figures 7 à 10, il y a trois groupes de dispositifs pendulaires, disposés à 120° les uns des autres. Aux figures 7 et 8, on voit que le volant d'inertie 4 comporte un sillon périphérique 60. Dans ce sillon 60 viennent s'encastrer les portions 61a de trois masses 61 , en forme de T, disposées à 120° les unes des autres. Chaque portion 61a d'une masse 61 est munie de deux perçages circulaires 62. Le volant 40 est percé de trois paires de perçages circulaires 63, disposées à 120° les unes des autres. Chaque paire de perçages 63 correspond aux deux perçages 62 d'une masse 61. Les perçages 62 et 63 sont traversés par des axes 64. Les axes 64 ont un diamètre inférieur à celui des perçages 62 et 63. Chaque masse 61 constitue alors l'équivalent d'un pendule tenu par deux fils, la longueur de chaque fil correspondant au rayon d'un logement 63. Lorsque la vitesse de rotation du moteur diminue puis augmente, chaque masse 61 oscille dans un sens puis dans l'autre. Les différents paramètres de ces pendules doubles : dimensions, position et masse sont déterminées par calcul mathématique de façon à ce qu'ils soient accordés sur une pulsation voisine de la pulsation de l'harmonique choisi, en l'occurrence l'harmonique majeur de l'acyclisme du moteur considéré.In Figures 7 to 10, there are three groups of pendulum devices, arranged at 120 ° from each other. In FIGS. 7 and 8, it can be seen that the flywheel 4 has a peripheral groove 60. In this groove 60, the portions 61a of three masses 61, in the shape of a T, are arranged, arranged at 120 ° from one another. . Each portion 61a of a mass 61 is provided with two circular holes 62. The flywheel 40 is pierced with three pairs of circular holes 63, arranged at 120 ° from one another. Each pair of holes 63 corresponds to the two holes 62 of a mass 61. The holes 62 and 63 are crossed by axes 64. The axes 64 have a diameter smaller than that of the holes 62 and 63. Each mass 61 then constitutes the equivalent of a pendulum held by two wires, the length of each wire corresponding to the radius of a housing 63. When the speed of rotation of the motor decreases then increases, each mass 61 oscillates in one direction then in the other. The different parameters of these double pendulums: dimensions, position and mass are determined by mathematical calculation so that they are tuned to a pulsation close to the pulsation of the chosen harmonic, in this case the major harmonic of l of the engine under consideration.
Les figures 9 et 10 illustrent une variante de réalisation du dispositif des figures 7 et 8, la forme de chaque masse étant inversée et en forme de U de façon à faire un étrier ; les éléments identiques portant les mêmes références.Figures 9 and 10 illustrate an alternative embodiment of the device of Figures 7 and 8, the shape of each mass being inverted and U-shaped so as to make a stirrup; identical elements bearing the same references.
Chaque masse 71 est une pièce dont la section est en U de façon à coiffer le volant 40. A cet effet, chaque masse 71 est munie de deux parois latérales 70 dont l'écartement est légèrement supérieur à l'épaisseur du volant 40. Les parois latérales 70 sont munies de perçages 72, qui correspondent aux perçages 62 des figures 7 et 8 ; le volant 40 est muni des mêmes perçages 63 que dans le cas des figures 7 et 8 et des axes 74 (correspondants aux axes 64) traversent les perçages 63 et 72. Le fonctionnement est identique à celui du dispositif représenté aux figures 7 et 8.Each mass 71 is a part, the cross section of which is U-shaped so as to cover the steering wheel 40. To this end, each mass 71 is provided with two side walls 70 whose spacing is slightly greater than the thickness of the steering wheel 40. The side walls 70 are provided with holes 72, which correspond to the holes 62 in Figures 7 and 8; the steering wheel 40 is provided with the same holes 63 as in FIGS. 7 and 8 and axes 74 (corresponding to axes 64) pass through the holes 63 and 72. The operation is identical to that of the device shown in FIGS. 7 and 8.
A noter qu'aux figures 5 et 6, on a représenté un système comportant deux groupes de trois masselottes 45 et 55 mais l'invention n'est pas limitée à cette disposition particulière : on peut avoir un nombre "n" de groupes de masselottes, disposés sur "q" rayons différents, les masselottes de chaque groupe ayant une masse "m" différente. Il s'avère cependant nécessaire que le nombre "n" soit au moins égal à 2 et que les masselottes soient décalées d'angles égaux àNote that in Figures 5 and 6, there is shown a system comprising two groups of three weights 45 and 55 but the invention is not limited to this particular arrangement: we can have a number "n" of groups of weights , arranged on "q" different spokes, the weights of each group having a different mass "m". It however proves necessary that the number "n" is at least equal to 2 and that the weights are offset by angles equal to
360 pour A des raisons d A " équ TiliUbrage. On peut, de la même façon, disposer un nombre quelconque "n" de masses telles que 61 ou 71, ayant des masses "m" différentes et placées sur "q" rayons différents, "n" étant égal ou supérieur à 2 et les masses 61 ou 71 étant décalées d'angles égaux à pour des raisons d'équilibrage. 360 for reasons of equilibrium. We can, in the same way, have any number "n" of masses such as 61 or 71, having different masses "m" and placed on "q" different radii, "n" being equal to or greater than 2 and the masses 61 or 71 being offset by angles equal to for balancing reasons.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Moteur à combustion interne, dont le vilebrequin (1) est muni d'une poulie ou d'un volant d'inertie (4) solidarisé avec lui par des moyens de fixation, caractérisé par le fait que ledit volant d'inertie (4) est muni d'au moins un élément pendulaire (45, 55, 61 , 71) dont le dimensionnement, la masse et le positionnement sur ledit volant d'inertie (4) sont déterminés de façon à être accordés au voisinage de la pulsation de l'harmonique majeur de l'acyclisme.1 - Internal combustion engine, the crankshaft (1) of which is provided with a pulley or a flywheel (4) secured to it by fixing means, characterized in that said flywheel ( 4) is provided with at least one pendulum element (45, 55, 61, 71) whose dimensioning, mass and positioning on said flywheel (4) are determined so as to be tuned to the vicinity of the pulsation of the major harmonic of acyclism.
2 - Moteur selon la revendication 1 , dans lequel le volant d'inertie (40) est muni d'au moins "n" logements (44) dans lequel une masselotte (45) peut se déplacer librement, "n" étant égal ou supérieur à deux.2 - Motor according to claim 1, in which the flywheel (40) is provided with at least "n" housings (44) in which a flyweight (45) can move freely, "n" being equal or greater together.
3 - Moteur selon la revendication 2, dans lequel le volant d'inertie (40) est muni d'au moins trois logements (44) disposés à 120° les uns des autres.3 - Motor according to claim 2, in which the flywheel (40) is provided with at least three housings (44) arranged at 120° from each other.
4 - Moteur selon la revendication 3 , dans lequel le volant d'inertie (40) est muni de deux groupes de trois logements (44, 54) disposés à 120° les uns des autres, les deux groupes étant intercalés de façon symétrique et chaque groupe ayant des dimensions, des positions ainsi que des masses différentes.4 - Motor according to claim 3, in which the flywheel (40) is provided with two groups of three housings (44, 54) arranged at 120° from each other, the two groups being interposed symmetrically and each group having different dimensions, positions and masses.
5 - Moteur selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les parois latérales de chaque logement (44) sont planes et séparées l'une de l'autre par un chemin de roulement et la masselotte est un galet (45) susceptible de rouler entre les parois latérales sur le chemin de roulement.5 - Motor according to claim 3 or 4, in which the side walls of each housing (44) are flat and separated from one another by a raceway and the flyweight is a roller (45) capable of rolling between the side walls on the raceway.
6 - Moteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le galet est un cylindre de révolution.6 - Motor according to claim 5, characterized in that the roller is a cylinder of revolution.
7 - Moteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le chemin de roulement du logement (44), contre lequel roule le galet (45), est une surface de révolution autour d'un axe perpendiculaire aux parois latérales du logement.7 - Motor according to claim 5, characterized in that the raceway of the housing (44), against which the roller (45) rolls, is a surface of revolution around an axis perpendicular to the side walls of the housing.
8 - Moteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le logement (44) est un cylindre de révolution.8 - Motor according to claim 7, characterized in that the housing (44) is a cylinder of revolution.
9 - Moteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la section droite du chemin de roulement par un plan parallèle aux parois latérales du logement est une courbe déterminée par calcul en fonction de la réaction désirée sur les phénomènes acycliques.9 - Motor according to claim 5, characterized in that the straight section of the raceway by a plane parallel to the side walls of the housing is a curve determined by calculation according to the desired reaction on acyclic phenomena.
10 - Moteur selon la revendication 5 prise seule ou en combinaison avec l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les parois latérales de chaque logement (44) sont constituées par des flasques annulaires (43) fixés de part et d'autre du volant d'inertie10 - Motor according to claim 5 taken alone or in combination with one of claims 6 to 9, characterized in that the side walls of each housing (44) are constituted by annular flanges (43) fixed on both sides 'other of the flywheel
(4).(4).
11 - Moteur selon la revendication 5 prise seule ou en combinaison avec l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que le chemin de roulement d'un logement (44) est constitué par une bague (42) insérée dans une ouverture (41) pratiquée dans le volant (4).11 - Motor according to claim 5 taken alone or in combination with one of claims 6 to 10, characterized in that the raceway of a housing (44) is constituted by a ring (42) inserted in an opening (41) made in the steering wheel (4).
12 - Moteur selon la revendication 1 , dans lequel les éléments pendulaires (61 , 71) sont bi-filaires.12 - Motor according to claim 1, in which the pendulum elements (61, 71) are bi-filar.
13 - Moteur selon la revendication 12, dans lequel les éléments pendulaires sont constitués par des masses (61 , 71) munies de perçages (62, 72) traversés par des axes (64, 74) traversant également des perçages correspondants (63) pratiqués sur le volant d'inertie, les diamètres des perçages (62, 63, 72) étant supérieurs à celui des axes (64, 74). 14 - Moteur selon la revendication 13, dans lequel le volant (40) comporte un sillon périphérique (60) dans lequel s'engage une portion (61a) de la masse (61), cette portion (61a) éant munie de deux perçages (62) traversés par deux axes (64) traversant également deux perçages correspondants (63) du volant (40). 15 - Moteur selon la revendication 14, dans lequel chaque masse (61) a une section en forme de T.13 - Motor according to claim 12, in which the pendulum elements are constituted by masses (61, 71) provided with holes (62, 72) crossed by axes (64, 74) also passing through corresponding holes (63) made on the flywheel, the diameters of the holes (62, 63, 72) being greater than that of the axes (64, 74). 14 - Motor according to claim 13, in which the flywheel (40) comprises a peripheral groove (60) in which a portion (61a) of the mass (61) engages, this portion (61a) being provided with two holes ( 62) crossed by two axes (64) also passing through two corresponding holes (63) of the steering wheel (40). 15 - Motor according to claim 14, in which each mass (61) has a T-shaped section.
16 - Moteur selon la revendication 13, dans lequel chaque masse (71) a une section en U, formant étrier, les deux parois latérales (70) de la masse (71) étant munies de deux perçages (72) traversés par deux axes (74) qui traversent également deux perçages correspondant (63) du volant (40).16 - Motor according to claim 13, in which each mass (71) has a U-shaped section, forming a stirrup, the two side walls (70) of the mass (71) being provided with two holes (72) crossed by two axes ( 74) which also pass through two corresponding holes (63) of the steering wheel (40).
17 - Moteur selon les revendications précédentes 1 à 16, caractérisé par le fait que le volant d'inertie (40) est muni de "n" groupes de dispositifs pendulaires (45, 55, 61 , 71), disposés sur "q" rayons différents, les masses "m" desdits éléments pendulaires étant différentes ; "n" étant égal ou supérieur à 2 et les masses (45, 55, 61,17 - Motor according to preceding claims 1 to 16, characterized in that the flywheel (40) is provided with "n" groups of pendulum devices (45, 55, 61, 71), arranged on "q" spokes different, the masses "m" of said pendulum elements being different; "n" being equal to or greater than 2 and the masses (45, 55, 61,
71) étant décalées d'angles égaux à n 71) being offset by angles equal to n
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