Brevet FR2622941A1 — publié le 19890512

1- La présente invention concerne un vilebrequin dont les manetons et/ou les tourillons sont constitués par des pièces cylindriques creuses. De tels vilebrequins sont connus, par exemple par le document DE-C-848 728. Un vilebrequin selon ce document est composé de pièces estampées qui sont assemblées par soudage. Pour le graissage nécessaire des articulations formées au droit des manetons et ces tourillons du vilebrequin, on prévoit de préférence des canalisations d'huile de graissage traversantes (voir par exemple le document DE-B-20 23 364) qui passent par les bras, les manetons et les tourillons et d'o partent, aux endroits adéquats, des embranchements menant aux articulations proprement dites. Le perçage du vilebrequin fini pour former ces canalisations pose le plus souvent des difficultés. Dans la demande de brevet allemand DE-37 37 601.2 - déposée en même temps que le document prioritaire du présent mémoire -, la demanderesse décrit un procédé pour la fabrication de vilebrequins, selon lequel les manetons et/ou tourillons, consti- tués par des pièces cylindriques creuses, sont soumis à une déformation plastique par évasement, en vue de l'application Z contre les parois des alésages corespondants ménagés dans les bras du vilebrequin, ce qui s'accompagne d'une déformation élastique des bras. On obtient. ainsi, entre les différentes parties du vilebrequin, une liaison simple et-qui résiste également à des charges importantes. Il est possible en plus, avant l'assemblage, de mettre en place, sur les pièces cylindriques creuses devant former les manetons et/ou les tourillons, des coussinets lisses ou des roulements, de même que des têtes de bielles non divisées. Ce procédé permet de réaliser le vilebrequin en améliorant les conditions de lubrification sur les manetons et/ou tourillons, ce qui est le but de la présente invention. A cet effet, selon l'invention, chaque pièce cylindrique creuse est pourvue d'un tube disposé concentriquement à l'intérieur d'elle et/ou d'un coussinet disposé concentriquement à l'extérieur d'elle, la pièce cylindrique creuse, le tube et/ou le coussinet étant assemblés étanches entre eux aux extrémités, mais étant séparés au milieu par un espace annulaire entourant au moins l'une de ces pièces et dans lequel débouche l'une des canalisations d'huile de graissage ménagées dans les bras du vilebrequin. Par évasement hydraulique, mais éventuellement aussi par soudage, brasage ou collage, il devient possible de mettre en place des coussinets ou des tubes internes qui ne contribuent pratiquement pas euxmêmes à la transmission des efforts, mais qui définissent avec la pièce cylindrique creuse un espace annulaire qui représente la partie des canalisations d'huile de graissage passant par les manetons et/ou tourillons. Il n'est pas nécessaire que les pièces définissant un tel espace annulaire, constituant une portion de canalisation de graissage, présentent une orientation déterminée dans le sens circonférentiel pour que soit établie la liaison avec les canalisations de graissage ménagées de façon classique dans les bras du vilebrequin. L'huile peut être amenée de façon conventionnelle depuis l'espace annulaire à l'articulation proprement dite par un ou plusieurs orifices radiaux. Il paraît cependant plus avantageux d'employer un coussinet en matériau fritté poreux. Un tel coussinet permet un passage uniforme du lubrifiant sous des conditions de pression qui restent constantes dans le sens axial et qui conduisent à la formation d'un palier hydrostatique, ce qui représente une forme particulièrement efficace de lubrification. Selon un perfectionnement de ce concept général, le matériau fritté poreux du coussinet contient un lubrifiant solide, du bisulfure de molybdène par exemple, ce qui confère à l'articu- lation d'excellentes propriétés de fonctionnement en cas de défaut de lubrification par l'huile. Le mode de fixation préféré, par évasement hydraulique, des manetons et/ou des tourillons selon l'invention, peut poser des difficultés quant à l'étanchéification efficace.de l'espace annulaire aux extrémités de celui-ci. Pour cette raison, il est proposé, conformément à un autre perfectionnement de l'invention, de prévoir, à la place de l'utilisation conventionnelle - en elle-même possible - de bagues d'étanchéité, la disposition d'une couche d'étanchéité particulière entre les pièces. L'invention propose à cet égard d'employer.un métal doux, du cuivre par exemple, qui, grâce à sa plasticité, compense de petites irrégularités des surfaces de la pièce cylindrique creuse d'une part et/ou du coussinet et du tube intérieur d'autre part. Afin d'éviter le risque que cette couche d'étanchéité ne réduise l'adhérence entre les bras du vilebrequin et les manetons ou tourillons, il est proposé d'ajouter en mélange, à la couche d'étanchéité, du matériau céramique ou un autre matériau dur finement divisé, y compris de l'egrisée par exemple, de sorte qu'on obtient un effet de blocage ou effet "de papier de verre" augmentant l'adhérence. Deux exemples de réalisation de l'invention sont repré- sentés sur le dessin annexé par une coupe axiale partielle. Dans Les deux exemples montrés, deux bras de manivelle 1 sont reliés par un maneton 2 constitué par une pièce cylindrique creuse. Comme représenté, l'assemblage est réalisé de préférence par l'évasement hydraulique de cette pièce cylindriQue, après son introduction dans les alésages correspodants des bras 1, évasement qui provoque une déformation plastique de la pièce cylindrique, tandis que les bras 1 sont eux-mêmes sollicités seulement dans le domaine élastique et reprennent leur forme par élasticité après la fin de l'opération d'évasement. Les bras 1 sont pourvus de tanalisations d'huile de graissage 11 par lesquelles s'effectue l'alimentation des articulations à partir d'une pompe à huile non représentée. Avant l'assemblage avec les bras du vilebrequin, un coussinet 4 et/ou une tête non divisée d'une bielle 5 est ou sont enfilé(s) sur le maneton 2. Le coussinet 4 est fabriqué d'un matériau fritté poreux qui est rendu plus dense à sa surface dirigée vers l'articu- lation, de sorte qu'il se produit un effet d'étranglement. Le coussinet 4 est pourvu de collerettes périphériques 41 qui servent d'une part de butée lors de l'introduction du coussinet dans les ouvertures correspondantes desbras 1 et empêchent d'autre part, par l'augmentation de rigidité qu'elles procurent, que des déformations dues aux opérations d'évasement des extrémités 42 - de plus faible épaisseur de paroi - du coussinet 4, ne se propagent à la portée proprement dite du coussinet. L'espace annulaire formé entre le maneton 2 et le coussinet 4 est fermé aux extrémités par une couche d'étanchéité 8, en cuivre par exemple. Des particules de matériau céramique finement divisé peuvent être ajoutées en mélange à cette couche afin d'améliorer l'adhérence entre Les bras 1 et le maneton 2. La figure 2 montre une variante ne comportant pas de coussinet particulier et dans laquelle le maneton 2 forme lui-même la portée de l'articulation avec la tête de bielle. L'espace annulaire, destiné à recevoir l'huile de graissage, est délimité dans ce cas par le maneton 2 et un tube 9 disposé à l'intérieur de ce maneton et qui peut également être fixé par évasement hydraulique avec interposition d'une couche d'étanchéité 8. Il est toutefois possible aussi de prévoir un frettage, soudage, brasage ou collage dans ce cas. L'amenée d'huile à l'articulation s'opère ici exclusivement à travers des orifices 21 ménagés radialement dans le maneton 2. Ce dernier ou, dans l'exemple de la figure 1, le coussinet 4, peut être pourvu d'une denture d'orientation ou de positionnement 22 ou 43 qui autorise seulement une orientation relative déterminée des bras 1 et du maneton 2 à assembler et représente de ce fait une aide au montage considérable. Comme aide au montage, il est possible aussi de dimensionner les extrémités 42 des coussinets 4 de manière qu'elles puissent seulement être introduites à force dans les alésages correspondants des bras 1; on obtient ainsi une fixation provisoire des différentes pièces entre elles, jusqu'à la fin de l'opération d'évasement du maneton 2. Conformément à la figure 2, les bras 1 peuvent être pourvus de collets 12 relativement minces qui entourent extérieurement les alésages recevant le maneton 2.-En raison de leur faible résis- tance, ces collets subissent une déformation continue lors de l'évasement du maneton 2, déformation qui est représentée de façon fortement exagérée, en établissant ainsi une liaison supplémentaire par sûreté de forme, agissant dans le sens axial, entre le bras 1 et le maneton 2. -5 REVENDICATIONS 1. Vilebrequin dont les manetons et/ou les tourillons sont formés par des pièces cylindriques creuses, caractérisé en ce que chaque pièce cylindrique creuse (2) est pourvue d'un tube (9) disposé concentriquement à l'intérieur d'elle et/ou d'un coussinet (4) disposé concentriquement à l'extérieur d'elle, la pièce cylindrique creuse (2), le tube (9) et/ou le coussinet (4) étant assemblés étanches entre eux aux extrémités, mais étant séparés au milieu par un espace annulaire entourant au moins l'une de ces pièces et dans lequel débouche l'une des canalisations (11) d'huile de graissage ménagées dans lesbras (1) du vilebrequin. 2. Vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coussinet (4) est fait d'un matériau fritté poreux. 3. Vilebrequin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau fritté poreux contient un lubrifiant solide. 4. Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une couche d'étanchéité (8) est dis- posée entre la pièce cylindrique creuse (2) et le coussinet (4) ou le tube (9) dans les zones o ces pièces sont assemblées entre elles. 5. Vilebrequin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité (8) est en métal doux. - 6. Vilebrequin selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un matériau céramique ou un autre matériau dur finement divisé est ajouté en méLange à la couche d'étanchéité (8).