Brevet FR2638205A1 — publié le 19900427

Moteur thermique, en particulier moteur a deux temps pour machines-outils guidées manuellement, telles que scies & moteur à chaîne ou analogues La présente invention concerne un moteur thermi- que, en particulier un moteur à deux temps pour machines- outils guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule, débroussailleuses, etc., équipé d'un bloc-cylindre comportant au moins un cylindre et un carter supérieur ainsi que d'un vilebrequin supporté dans des paliers, les paliers du vilebrequin étant retenus dans des supports divisés qui sont formés d'une demi- coquille dans le carter supérieur et d'un chapeau de palier placé contre cette dernière, et le chapeau de palier étant en une matière présentant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du palier de vilebrequin. Dans des moteurs thermiques équipant des machines- outils guidées manuellement sont utilisés de plus en plus des alliages de métaux légers pour que le poids de la machine-outil n'excède pas des limites acceptables. Ceci conduit à ce qu'au niveau des surfaces d'appui d'éléments constitutifs composés de matières différentes se produi- sent, en cas d'échauffement, des états critiques qui ris- quent de nuire au fonctionnement du moteur. Il est ainsi connu, en ce qui concerne de petits moteurs thermiques, comme par exemple des moteurs à deux temps pour machines-outils guidées manuellement, d'assujet- tir au moyen d'un chapeau de palier en métal léger, par exemple un alliage de magnésium, le palier de vilebrequin en acier monté dans un support faisant partie du carter supérieur. Toutefois, en raison des matières différentes le chapeau de palier se dilate, en cas d'échauffement, nette- ment davantage que le palier du vilebrequin de sorte que l'ajustement serré du palier de vilebrequin dans le support de palier risque d'être compromis. Pour maintenir l'ajustement serré à l'intérieur d'un intervalle de température étroit le chapeau de palier obtenu par coulée est usiné avec un haut degré de précision pouvant aller jusqu'à quelques microns seulement. Cette opération d'usinage est coûteuse et longue et augmente le prix de revient du chapeau de palier d'une manière non négligeable. Même en cas d'utilisation d'un chapeau de palier usiné avec une haute précision il ne peut être exclu que par suite de températures élevées (environ 120 C) produites dans le domaine des charges maximales du moteur thermique on assiste à un relâchement de l'ajustement serré ou même à la formation d'un jeu entre le chapeau de palier et le palier du vilebrequin. - Or la présente invention a pour but de permettre à un support de palier réalisé dans des matières présentant des coefficients de dilatation thermique différents d'être réalisé de telle manière que, sans usinage coûteux, un palier de vilebrequin retenu dans le support de palier avec un ajustement serré soit maintenu de façon sûre, sans jeu radial, et ce également à des températures élevées, voire même maximales. Ce but est atteint selon l'invention, pour un mo- teur thermique, en particulier un moteur à deux temps pour machinesoutils guidées manuellement, telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule, débroussailleuses ou analogues, équipé d'un bloccylindre comportant au moins un cylindre et un carter supérieur ainsi que d'un vilebre- quin supporté dans des paliers, les paliers du vilebrequin étant retenus dans des supports de palier divisés qui sont formés d'une demi-coquille dans le carter supérieur et d'un chapeau de palier placé contre cette dernière, et le cha- peau de palier étant en une matière présentant un coeffi- cient de dilatation thermique supérieur à celui du palier de vilebrequin, par le fait qu'entre le palier de vilebre- quin et le support de palier est monté au moins un anneau partiel compensateur de jeu qui est retenu dans un logement ouvert en direction du palier de vilebrequin et qui est en une matière présentant un coefficient de dilatation thermi- que au moins égal à la différence entre le coefficient de dilatation thermique du chapeau de palier et celui du pa- lier du vilebrequin. Le fait de monter au moins un anneau partiel sur la péripherie du palier de vilebrequin assure par des moyens simples une compensation des dilatations thermiques produites. Le logement destiné à recevoir l'anneau partiel et de préférence volumétriquement adapté au volume de l'anneau partiel à température ambiante assure qu'en cas d'échauffe- ment une dilatation de l'anneau partiel ne peut avoir lieu qu'en direction du palier de vilebrequin, de sorte que l'anneau partiel exerce sur le palier du vilebrequin, à la manière d'un liquide hydraulique, un effort de pression grace auquel l'ajustement serré du palier de vilebrequin dans le support de palier reste conservé. Le logement volu- métriquement adapté peut être obtenu aisément en particu- lier en y introduisant l'anneau partiel par coulée. Du fait que l'anneau partiel compensateur de dila- tations thermiques est agencé selon l'invention l'usinage de la coquille formant support de palier fabriquée en métal léger, de préférence un alliage de magnésium, devient tota- lement superflu. Les degrés de précision de l'ordre de 0,04 mm pouvant être atteints lors de l'opération de coulée suf- fisent pour maintenir l'ajustement serré dans un large do- maine de température. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention l'anneau partiel est une demi-bague composée d'une matière synthétique comme par exemple du polyacétal, du polyamide ou analogue, et qui est retenue dans une rai- nure annulaire ménagée dans le chapeau de palier. L'anneau partiel présente en coupe transversale avantageusement une forme sensiblement rectangulaire, en particulier trapézol- dale. Une section circulaire, semi-circulaire ou triangu- laire peut également être avantageuse. Une forme de réalisation préférée de l'invention consiste en ce que les côtés frontaux axiaux de l'anneau partiel s'étendent sous un angle aigu, notamment d'environ , par rapport au plan médian radial de l'anneau partiel et en ce que les prolongements fictifs des côtés frontaux axiaux se coupent de préférence radialement à l'extérieur de l'anneau partiel dans le plan médian de ce dernier. Suivant une caractéristique avantageuse de l'in- vention il est prévu dans la face périphérique radialement extérieure de l'anneau partiel un évidement s'étendant de préférence sur toute la périphérie et qui présente notam- ment, en coupe, la forme d'un cercle partiel à fond concave, l'anneau partiel étant monté dans une moitié du support de palier divisé et étant de préférence une demi-bague. Selon une autre caractéristique de l'invention le logement pour l'anneau partiel est une rainure annulaire ouverte en direction du plan de joint du support de palier et peut être ménagé dans le chapeau du palier. L'anneau partiel est avantageusement en une matière synthétique, en particulier un polyacétal (P0OI1) ou un polyamide. Selon l'invention le coefficient de dilatation thermique de l'anneau partiel est supérieur au coefficient de dilatation thermique du palier de vilebrequin. De prefé- rence, le coefficient de dilatation thermique de l'anneau partiel est également supérieur à celui du chapeau de palier. Avantageusement, l'anneau partiel est mis en place dans le support de palier par coulée. L'invention est expliquée plus en détail ci-des- sous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de montage selon l'invention pour un vilebrequin et d'un moteur thermique représenté partiellement; la figure 2 est une coupe axiale d'un dispositif de montage selon la revendication 1; la figure 3 représente à plus grande échelle le détail X de la figure 2; la figure 4 représente de façon agrandie une coupe axiale d'un anneau partiel selon l'invention; et la figure 5 est une représentation analogue à la figure 3 à température plus élevée. Le moteur thermique représenté partiellement sur les figures 1 et 2 est un moteur à deux temps de préférence monocylindrique pour machines-outils guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule, débroussailleuses ou analogues. Il est constitué essentiel- lement par un bloc-cylindre 1 qui comporte un cylindre 2 avec des canaux d'admission et d'échappement et un carter supérieur 3. Dans le carter supérieur est exécutée une demi-coquille 4 qui, conjointement avec un chapeau de palier 5 vissé à bloc sur le carter supérieur 3, forme un support pour un palier de vilebrequin 6. Le palier de vile- brequin est constitué par une bague intérieure 7 et une ba- gue extérieure 8 et, disposés entre celles-ci, des éléments roulants présentés sous la forme de billes 9. La bague extérieure 8 est retenue avec un ajustement serré entre le chapeau de palier 5 et la demi-coquille formant support 4 par un serrage approprié des vis 11 du chapeau de palier. La bague intérieure 7 est glissée en place sur l'une des extrémités d'un vilebrequin 10. Comme représenté sur la figure 2, le vilebrequin 10 est assujetti au bloccylindre 1, de manière à pouvoir tourner, à l'une de ses extrémités par le palier de vile- brequin 6 et à son autre extrémité par le palier de vile- brequin 6a non représenté en détail. Les deux chapeaux de palier 5, 5a font partie d'un couvercle terminal 12 qui obture le carter supérieur 3 du côté éloigné du cylindre 2, limitant ainsi la boite à manivelle 13. Les vis 11 des chapeaux de palier maintiennent, outre le couvercle terminal 12 avec les chapeaux de palier et 5a, une partie de carter 14 réalisée en un alliage d'aluminium ou analogue. Pour permettre d'exercer les efforts de fixation nécessaires sur le chapeau de palier 5, 5a il est glissé dans la partie de carter 14 en métal léger des douilles de soutien 15. Le bloc-cylindre 1 est réalisé de manière connue par coulée à partir de fonte grise ou d'un autre alliage. La demi-coquille 4 formant support est exécutée dans le carter supérieur 3 par des opérations de façonnage appro- priées. Les paliers de vilebrequin 6, 6a sont en acier, alors que les chapeaux de palier 5, Sa sont, pour réduire leur poids, en un alliage de métal léger, de préférence un alliage de magnésium. Pour compenser les dilatations ther- niques se produisant en cas d'échauffement il est prévu, entre le palier de vilebrequin 6, 6a et le support de palier, au moins un anneau partiel 20 compensateur de jeu qui est retenu dans un logement 21 ouvert en direction du palier de vilebrequin. L'anneau partiel 20 se compose d'une matière présentant un coefficient de dilatation thermique qui est au moins égal à la différence entre le coefficient de dilatation thermique du chapeau de palier et celui du palier de vilebrequin 6. Ainsi, malgré la plus forte dila- tation thermique du chapeau de palier 5, l'ajustement ser- ré entre le chapeau de palier 5 et le palier de vilebrequin 6 ne se trouve pas annulé car la différence de dilatation thermique est compensée par l'anneau partiel 20. Dans ce but il est prévu que le volume du logement 21 corresponde sensiblement au volume de l'anneau partiel 20 à la tempéra- ture ambiante, ce qui peut aisément ître obtenu en mettant l'anneau partiel en place par coulée. Ainsi l'anneau parti- el est enfermé volumétriquement et ne peut en cas d'échauf- fement se dilater qu'en direction du palier de vilebrequin 6, cette dilatation étant déterminée par le coefficient de dilatation volumétrique. Il prend par conséquent appui contre la bague extérieure 8 du palier de vilebrequin 6 et exerce, à la manière d'un liquide hydraulique, un effort de pression sur cette dernière, de sorte que l'ajustement serré du palier de vilebrequin 6 se trouve maintenu. Il peut être disposé sur la périphérie du palier de vilebrequin 6 plusieurs anneaux partiels 20, afin d'as- surer le maintien de l'ajustement serré même en cas d'é- chauffement important du chapeau de palier et du palier de vilebrequin 6. Il s'est avéré avantageux d'adopter la forme de réalisation selon l'exemple de réalisation représenté o il est prévu dans le chapeau de palier 5, en tant que loge- ment 21, une rainure annulaire ouverte en direction du plan de joint 16. Dans cette rainure annulaire 21 est placée, en tant qu'anneau partiel 20, une demi-bague. Etant donné que la rainure annulaire 21 est fermée dans la direction péri- phérique au niveau du plan de joint 16 par le carter supé- rieur 3, la demi-bague 20 se trouve dans un logement 21 ouvert exclusivement en direction de la bague extérieure 8 du palier de vilebrequin 6. Il peut être avantageux de prévoir le logement 21 non pas dans le chapeau de palier 5 mais dans le carter supérieur 4. Dans certains cas il peut être utile d'exécuter le logement en partie dans le chapeau de palier et pour une autre partie dans le carter supérieur ou bien dans des évidements partiels séparés les uns des autres dans la direction périphérique. Le détail X de la figure 2, représenté de manière agrandie sur la figure 3, montre la disposition et la forme de réalisation de l'anneau partiel 20 par rapport au palier 6. Le plan médian radial 17 (figure 4) de l'anneau partiel se trouve exactement dans le plan médan radial 18 du palier 6. La surface périphérique intérieure 22 de l'anneau partiel 20 se trouve donc, en direction axiale, centrale- lement sur la surface périphérique extérieure 23 de la ba- gue extérieure 8. L'anneau partiel 20 est, comme le montre la figure 4, en coupe transversale sensiblement rectangulaire, les côtés frontaux axiaux 24 faisant un angle aigu OC avec le plan médian radial 17 de l'anneau partiel. A cet égard les prolongements fictifs des côtés frontaux axiaux se coupent dans le plan médian radial 17. La section de l'anneau par- tiel devient ainsi légèrement trapézoïdale. L'angle aigu o- est de préférence d'environ 5 ". Cette forme facilite la mise en place de l'anneau partiel dans le logement, lequel est de préférence réalisé de manière & présenter une sec- tion correspondante. Dans la surface périphérique extérieure 25 de l'anneau partiel, qui à l'état monté se trouve face au fond du logement 21, il est prévu un évidement 26 présenté sous la forme d'une gorge concave ayant le rayon R. Cet évide- ment 26 s'étend de préférence sur tout le pourtour de la surface périphérique 25. L'anneau partiel 20 est en une matière synthéti- que, de préférence une matière synthétique telle que du polyacétal (POI) ou du polyamide. De plus, le coefficient de dilatation thermique de l'anneau partiel 20 est choisi de telle manière qu'il soit au moins égal à la différence entre le coefficient de dilatation thermique du chapeau de palier et celui du palier de vilebrequin. De préférence, le coefficient de dilatation thermique de l'anneau partiel est supérieur à celui du palier de vilebrequin et de préférence également supérieur à celui du chapeau de palier. La figure 3 montre le dispositif & la température ambiante (20 "C) o l'anneau partiel 20 se trouve entière- ment dans le logement volumétriquement adapté 21. La surfa- ce périphérique 23 de la bague extérieure 8 prend donc ap- pui tant sur le chapeau de palier 5 que sur l'anneau par- tiel 20. 1 0 Lorsque, par suite d'un échauffement, le chapeau de palier 5 se dilate davantage que le palier de vilebre- quin 6 il s'établit entre la surface périphérique extérieu- re de la bague extérieure 8 et la surface en regard 5c du chapeau de palier 5 un jeu s. L'anneau partiel 20 également échauffé se dilate lui aussi et ne peut alors se déformer qu'en direction du palier de vilebrequin 6. Comme décrit plus haut, le logement 21 est volumétriquement adapté à l'anneau partiel 20 à la température ambiante et n'est ouvert qu'en direction du palier de vilebrequin 6. Du fait de la matière sélectionnée et du coefficient de dilatation thermique l'anneau partiel 20 comble le jeu s et exerce, à la manière d'un liquide hydraulique, sur la bague extérieu- re 8 un effort de pression dirigé radialement vers le cen- tre de sa surface extérieure et qui assure le maintien de l'ajustement serré. ll REVENDICATIONS 1 - Moteur thermique, en particulier moteur à deux temps pour machinesoutils guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule, débrous- sailleuses ou analogues, équipé d'un bloc-cylindre (1) pré- sentant au moins un cylindre (2) et un carter supérieur (3) ainsi que d'un vilebrequin (10) supporté dans des paliers (6, 6a), les paliers de vilebrequin (6, 6a) étant maintenus dans des supports de palier divisés qui sont formés d'une 1l demi-coquille formant support (4) dans le carter supérieur (3) et d'un chapeau de palier (5, 5a) placé contre cette dernière, et le chapeau de palier étant en une matière pré- sentant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du palier de vilebrequin (6, 6a), caractérisé en ce qu'il est monté entre le palier de vilebrequin (6, 6a) et le support de palier (4, 5) au moins un anneau partiel (20) compensateur de jeu et qui est maintenu dans un logement (21) ouvert en direction du palier de vilebrequin (6) et se compose d'une matière présentant un coefficient de dilata- tion thermique qui est au moins égal à la différence entre le coefficient de dilatation thermique du chapeau de palier (5) et celui du palier de vilebrequin (6, 6a). 2 - Moteur thermique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le volume du logement (21) correspond au volume de l'anneau partiel (20) à la température ambian- te. 3 - Moteur thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anneau partiel (20) présente une section sensiblement rectangulaire, en particulier trapézo- idale. 4 - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les côtés frontaux axiaux (24) de l'anneau partiel (20) s'étendent sous un angle aigu ( o) notamment d'environ 5 par rapport au plan médian radial (17) de l'anneau partiel (20) et en ce que les prolongements fictifs des côtés frontaux axiaux (24) se coupent de préférence radialement à l'extérieur de l'anneau partiel dans le plan médian (17) de celui-ci. - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la surface périphérique radialement extérieure (25) de l'an- neau partiel (20) est prévu un évidement (26) s'étendant de préférence sur tout le pourtour et qui est exécuté notam- ment de façon à présenter en coupe une forme de cercle par- tiel à fond concave. 6 - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau partiel (20) est monté dans une moitié du support de palier en deux parties et est de préférence une demi-bague. 7 - M4oteur thermique selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce que le logement (21) est une rainure annu- laire ouverte en direction du plan de joint (16) du support de palier (4, 5). 8 - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (21) se trouve dans le chapeau de palier (5). 9 - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau partiel (20) est en une matière synthétique, en particulier un polyacétal (POU') ou un polyamide. - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coefficient de dilatation thermique de l'anneau partiel (20) est supérieur au coefficient de dilatation thermique du palier de vilebrequin (6, 6a). 11 - Moteur thermique selon l'une quelconque. des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coefficient de dilatation thermique de l'anneau partiel (20) est supérieur à celui du chapeau de palier (5, 5a). 12 - Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau partiel (20) est mis en place dans le support de palier (4, ) par coulée.