Brevet FR2663088A1 — publié le 19911213

Vilebrequin composé pour un moteur à deux temps dans des machines-outils portables et guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule ou analogues La présente invention concerne un vilebrequin en plusieurs parties, également appelé vilebrequin composé, pour un moteur à deux temps, en particulier un moteur à deux temps de machines-outils portables et guidées manuel- lement telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule ou analogues, dans lequel un maneton et un bras de manivelle sont reliés entre eux par un assemblage à ajus- tement serré et, en vue de diminuer des pointes de solli- citation, au moins l'une des surfaces à ajustement serré prenant appui l'une contre l'autre est réalisée de façon à se trouver, en direction de l'extrémité axiale de l'ajus- tement serré, à une distance radiale variable de l'axe longitudinal médian de l'ajustement serré. Dans des vilebrequins composés l'assemblage à ajustement serré est soumis, en tant que liaison entre le bras de manivelle et le maneton, à des sollicitations par- ticulièrement fortes en raison des contraintes qui s'y produisent, ce qui a fréquemment conduit à ce que les as- semblages à ajustement serré réalisés sous forme cylindri- que se rompaient déjà au bout d'une courte durée de servi- ce Des assemblages à ajustement serré ont également déjà été réalisés de telle façon que les champs de contraintes s'étendant à partir des zones de liaison se trouvent dans divers plans pour éviter des pointes de sollicitation A cette fin le maneton a été réalisé de façon à aller en se rétrécissant coniquement de sorte que le recouvrement de son diamètre diminue de façon continue sur la longueur axiale de l'assemblage à ajustement serré Des assemblages de ce genre sont cependant dans la pratique insatisfai- sants, raison pour laquelle les pièces constitutives de l'assemblage à ajustement serré sont surdimensionnées afin d'éviter des ruptures dues aux contraintes. La présente invention a pour but de perfection- ner un vilebrequin composé du genre décrit plus haut, de telle manière que les champs de contraintes engendrés par l'ajustement serré soient dans une large mesure uniformi- sés de façon à réduire les efforts supportés par le vile- brequin. Ce but est atteint, en ce qui concerne un vile- brequin en plusieurs parties pour un moteur à deux temps, en particulier pour un moteur à deux temps de machines- outils portables et guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneuses à meule ou analogues, dans lequel un maneton et un bras de manivelle sont reliés entre eux par un assemblage à ajustement serré et, en vue de réduire des pointes de sollicitation, au moins l'une des surfaces à ajustement serré prenant appui l'une contre l'autre se trouve, en direction de l'extrémités axiale de l'ajustement serré, à une distance radiale variable de l'axe longitudinal médian de l'ajustement serré, selon l'invention par le fait que la distance radiale de la sur- face à ajustement serré concernée varie, en fonction de la distance axiale au milieu axial de l'ajustement serré, suivant une fonction exponentielle présentant l'équation: f(x) = a eb x o a et b sont des constantes pouvant être préétablies, x est la distance axiale et f(x) est la distance radiale. Il s'est avéré que la diminution du recouvre- ment de diamètre, prévue selon l'invention, suivant la fonction exponentielle indiquée permet d'obtenir une durée de vie quatre fois plus longue qu'avec des assemblages à ajustement serré connus Cet effet surprenant pour ceux spécialisés dans ce domaine est dû exclusivement à la con- figuration de l'assemblage à ajustement serré conforme à la fonction exponentielle indiquée Le surdimensionnement des pièces constitutives de l'assemblage à ajustement ser- ré, nécessaire pour des raisons de sécurité dans le cas de vilebrequins connus, devient ainsi inutile. L'invention est décrite 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 élévation, partielle- ment en coupe, d'un vilebrequin composé pour un moteur mo- nocylindrique à deux temps; la figure 2 est une vue de dessus d'un bras de manivelle avec un alésage à ajustement serré selon l'in- vention; la figure 3 représente, à plus grande échelle, une coupe axiale de l'alésage à ajustement serré; la figure 4 montre, sous forme de diagramme, le tracé de courbes représentant la variation de la distance radiale de la surface à ajustement serré à l'axe longitu- dinal médian de l'alésage à ajustement serré, en fonction de la distance axiale, établie sur la demi-largeur du bras de manivelle, au milieu axial de l'ajustement serré, selon le degré de recouvrement de diamètre de l'ajustement ser- ré; et la figure 5 est un diagramme analogue à celui de la figure 4 et qui montre le tracé de courbes établies pour des différences dimensionnelles ou jeux déterminés. La figure 1 montre un vilebrequin 1 en plusieurs parties qui est fabriqué par exemple en métal léger comme, par exemple, un alliage de magnésium Il est constitué par des bras de manivelle 2 et 3 qui présentent des tourillons 4 et 5 Les deux bras de manivelle 2 et 3 sont reliés en- tre eux par un maneton 6 L'axe 7 du maneton 6 se trouve à une distance k de l'axe de montage 8 des tourillons 4 et A l'état monté d'un moteur à deux temps l'oeil de la tête d'une bielle portant le piston se trouve sur un ma- neton. Le maneton 6 présente à chacune de ses deux extrémités axiales une partie à emboîter 9 qui est engagée avec un ajustement serré dans un alésage à ajustement serré correspondant 11 du bras de manivelle respectif 2; 3 A cet égard la partie à emboîter 9 présente, comme représenté de façon exagérée sur la figure 1, un excès dimensionnel U par rapport au diamètre intérieur d de l'alésage à ajustement serré 11. Sur la figure 1 est représenté du côté gauche l'ajustement serré 10 avant son assemblage; du côté droit l'ajustement serré 10 est représenté à l'état assemblé. Afin d'obtenir une sollicitation uniforme dans la région de l'ajustement serré et d'éviter des pointes de sollicitation, même en cas de charge, il est prévu de con- férer à l'alésage à ajustement serré 11, en particulier à son extrémité ilb située du côté du maneton 6, un diamètre élargi L'alésage à ajustement serré il peut également être élargi à ses deux extrémités axiales lla et llb. Il peut également être avantageux, au lieu de cet élargissement de l'alésage à ajustement serré 11, de réduire le diamètre extérieur de la partie à emboîter 9 du maneton 6 en direction de son extrémité axiale 9 a. Sur la figure 3 est représenté à plus grande échelle, par une coupe axiale à travers l'alésage à ajus- tement serré 11, la façon dont le diamètre intérieur d de l'alésage à ajustement serré s'élargit en direction des extrémités axiales lla et llb A partir du milieu axial 12 de l'ajustement serré, c'est-à-dire de l'alésage à ajuste- ment serré 11, la distance radiale R de la surface à ajus- tement serré 14 à l'axe longitudinal médian 13 de l'ajus- tement serré 10 croit à mesure que la distance x à partir du milieu axial 12 de l'alésage à ajustement serré il en direction de l'extrémité axiale respective lia; llb aug- mente A cet égard la distance radiale R varie suivant une fonction curviligne f(x) o x est la distance axiale au milieu 12 de l'alésage à ajustement serré il Selon l'in- vention la fonction curviligne est une fonction exponen- tielle présentant l'équation f(x) = a eb x o a et b sont des constantes numériques qui doivent être choisies en fonction de la valeur du diamètre d de l'alé- sage et de la différence dimensionnelle, ou jeu, U Pour un vilebrequin en plusieurs parties d'un moteur à deux temps la constante a est comprise entre environ 0,007 et environ 0,05, alors que la constante b peut varier entre environ 5,0 et environ 5,5 Les constantes sont choisies, en fonction de la différence dimensionnelle, ou jeu, U entre le diamètre extérieur de la partie à emboîter 9 du maneton 6 et le diamètre libre de l'alésage à ajustement serré il dans le bras de manivelle 2; 3, de telle manière que pour un faible jeu U les constantes a et b soient petites et pour un jeu i important les constantes a et b soient grandes. En d'autres termes la distance radiale R à l'axe longitudinal médian 13 de l'alésage à ajustement serré 11 varie suivant une courbe qui appartient à une famille de courbes La famille de courbes est déterminée par l'équa- tion fl(x) = 0,007 e 5 x en tant que limite inférieure (fi- gure 4) et par l'équation f 2 (x) = 0,05 e 5 y 5 X (figure 4) en tant que limite supérieure A cet égard la fonction f 1 (x) doit être choisie pour le diamètre d'alésage minimal d et le jeu minimal u, alors que pour le diamètre d'alésage ma- ximal d et le jeu maximal la fonction f 2 (x) s'applique. Les courbes f 1 (x) et f 2 (x) de la figure 4 sont représentées, sur la demi-largeur normalisée W du bras de manivelle (figure 3), en fonction du degré de recouvrement de diamètre. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention la courbe s'étend, dans la représentation en coupe de la figure 3, pour une différence dimensionnelle, ou jeu, f de 0,05 mm suivant la courbe I de la figure 5. Si la différence dimensionnelle, ou jeu, U est égale à 0,1 mm, alors le tracé curviligne s'établit suivant la courbe II de la figure 5 Dans le cas d'un jeu de 0,15 mm le tracé curviligne est encore plus pentu et s'établit sui- vant la courbe III de la figure 5. REVENDICATIONS 1 Vilebrequin en plusieurs parties pour un mo- teur à deux temps, en particulier pour un moteur à deux temps dans des machines-outils portables et guidées manu- ellement, telles que scies à moteur à chaîne, tronçonneu- ses à meule ou analogues, dans lequel un maneton ( 6) et un bras de manivelle ( 2, 3) sont reliés entre eux par un ajustement serré ( 10) et, en vue de réduire des pointes de sollicitation, au moins l'une des surfaces à ajustement serré ( 14, 15) prenant appui l'une contre l'autre présente en direction de l'extrémité axiale (lia, llb) de l'ajuste- ment serré ( 10) une distance radiale variable (R) à l'axe longitudinal médian ( 13) de l'ajustement serré ( 10), ca- ractérisé en ce que la distance radiale (R) de la surface à ajustement serré ( 14, 15) varie en fonction de la dis- tance axiale (x) au milieu axial ( 12) de l'ajustement serré ( 10) selon une fonction exponentielle présentant l'équation: f(x) = a eb x, o a et b sont des constantes pouvant être préétablies, x est la distance axiale et f(x) la distance radiale (R). 2 Vilebrequin selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les constantes (a et b) sont choisies, en fonction de la différence dimensionnelle, ou jeu, (u) en- tre le diamètre du maneton ( 6, 9) et le diamètre libre (d) de l'alésage à ajustement serré ( 11) dans le bras de mani- velle ( 2, 3), de telle manière que pour un faible jeu (u) les constantes (a et b) soient petites et pour un jeu (U) important les constantes (a et b) soient importantes. 3 Vilebrequin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la constante (a) est comprise entre environ 0,007 et environ 0,050. 4 Vilebrequin selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que la con- stante (b) est comprise entre environ 5,0 et environ 5,5. Vilebrequin selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que la surface à ajustement serré ( 14) de l'alésage à ajustement serré ( 11) est réalisée de façon à présenter une distance radia- le variable (R) à l'axe longitudinal médian ( 13) de l'a- justement serré ( 10). 6 Vilebrequin selon la revendication 5, carac- térisé en ce que la surface à ajustement serré ( 14) de l'alésage à ajustement serré ( 11) présente, à son extrémi- té située du côté du maneton ( 6), une distance radiale variable (R) à l'axe longitudinal médian ( 13) de l'ajuste- ment serré ( 10). 7 Vilebrequin selon la revendication 5, carac- térisé en ce que la surface à ajustement serré ( 14) de l'alésage à ajustement serré ( 11) présente, à ses deux ex- trémités axiales (lia, 11 b), une distance radiale variable (R) à l'axe longitudinal médian de l'ajustement serré ( 10). 8 Vilebrequin selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que la distan- ce radiale (R) de la surface à ajustement serré varie, en fonction de la distance axiale (x) au milieu axial ( 12) de l'ajustement serré, pour une différence dimensionnelle ou jeu ( ) de 0,05 mm suivant une courbe relativement peu pentue I. 9 Vilebrequin selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que la distance radiale (R) de la surface à ajustement serré ( 14) varie, en fonction de la distance axiale (x) au milieu axial ( 12) de l'ajustement serré ( 10), pour une différence dimension- nelle ou jeu (u) de 0,1 mm, suivant une courbe moyennement pentue II. 10 Vilebrequin selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que la distance ra- diale (R) de la surface à ajustement serré ( 14) varie, en fonction de la distance axiale (x) au milieu axial ( 12) de l'ajustement serré ( 10), pour une différence dimensionnel- le ou jeu (u) de 0,15 mm suivant une courbe à très forte pente III. 11 Vilebrequin selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réa- lisé en métal léger, par exemple un alliage de magnésium.