Brevet FR2668217A1 — publié le 19920424

La présente invention se rapporte à un palier de guidage en rotation d'un arbre, tel que par exemple un vilebrequin, à la périphérie duquel est formée une gorge permettant l'amenée d'un fluide lubrifiant tel que de l'huile. On conna8t depuis longtemps des paliers de guidage en rotation d'arbres, qui sont constitués par deux demi-corps ou demi-paliers assemblés de manière à présenter une surface interne formant une portée pour un arbre ou un coussinet en matériau à faible coefficient de frottement interposé entre l'arbre et le palier. On a fréquemment prévu sur la surface formant portée du palier une gorge périphérique, raccordée à un conduit d'amenée d'huile et grace à laquelle il est possible de former un film d'huile entre l'arbre et le coussinet ou le palier, de manière à réduire les frottements entre les pièces fixes et les pièces en mouvement. Toutefois, la présence d'une telle gorge a pour effet de réduire la surface d'appui de l'arbre ou du coussinet sur la portée du palier, ce qui peut entraner le cisaillement du film d'huile ou de ce coussinet sous effet des charges radiales appliquées à l'arbre. De plus, cette gorge rend le palier encombrant, puisqu'elle oblige à augmenter l'entraxe des vis de serrage des deux demi-corps formant le palier. Aussi, la présente invention a pour but de remédier aux inconvénients expliqués ci-dessus, et en outre, de proposer un palier dans lequel la gorge permet un écoulement canalisé et sans étranglement de l'huile y circulant. A cet effet, 1 invention a pour objet un palier de guidage en rotation d'un arbre, tel que par exemple un vilebrequin soumis à des efforts principalement orientés suivant une direction perpendiculaire à l'arbre, et du type comportant deux demi-corps assemblés, suivant un plan de joint sensiblement orthogonal à ladite direction et à l'aide de vis parallèles à celle-ci, de façon à présenter une surface interne et cylindrique formant portée pour l'arbre ou pour un coussinet interposé, une gorge périphérique débouchant au centre de cette surface interne et étant raccordée à un conduit d'amenée de liquide de lubrification, ce palier étant caractérisé en ce que l'aire de la gorge en section transversale est sensiblement constante sur toute la périphérie de cette dernière, sa profondeur étant notablement plus faible que sa largeur à proximité dudit plan de joint, alors que dans la zone d'appui d'une section de l'arbre suivant laquelle sont orientés les efforts principaux, la profondeur de la gorge est plus importante que sa largeur. Le palier conforme à l'invention se caractérise encore en ce que la profondeur et la largeur de la gorge précitée varient, suivant la périphérie de la surface interne formant portée, de façon évolutive et continue. Suivant un premier mode de réalisation, l'invention est caractérisée en ce que la gorge périphérique est venue de fonderie avec les demi-corps du palier. L'invention est encore caractérisée en ce que la gorge périphérique est obtenue par moulage sous pression. Suivant un autre mode de réalisation, la gorge présente plusieurs tronçons annulaires réalisés par usinage, et dont les centres respectifs sont décalés radialement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre. Le palier est en outre caractérisé en ce que chaque tronçon annulaire est réalisé à l'aide d'une fraise de forme appropriée, présentant une épaisseur correspon dant à la largeur du tronçon à usiner, l'avance de la fraise lors de l'usinage correspondant sensiblement à la profondeur maximale du tronçon. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue partielle et en perspective d'une partie de palier conforme à un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue partielle et en élévation d'un palier conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est une vue partielle et suivant la flèche F d'un demi-corps du palier de la figure 2. Dans les différents modes de réalisation illustrés qui vont être décrits maintenant, les pièces identiques ou similaires sont désignées par les mêmes références numériques. On voit sur les figures qu'un palier fixe 1 de guidage en rotation d'un arbre (non représenté), est usuellement constitué par deux demi-corps ou demi-paliers 2 et 3. Dans le cas où l'arbre à guider à l'aide de ce palier est par exemple un tourillon de vilebrequin de moteur à combustion interne, les demi-paliers 2, 3 sont respectivement formés dans une partie de jonction de deux carters du moteur. Pour réaliser le palier 1 tel que visible sur la figure 2, les deux demi-corps 2 et 3 sont assemblés l'un à l'autre suivant un plan de joint 4, à l'aide de vis ou de goujons (non représentés) venant se loger dans des perçages parallèles 5 et 6. Le plan de joint 4 est choisi de manière à comprendre l'axe de rotation X-X' de l'arbre que l'on désire guider, et de sorte que les perçages parallèles 5 et 6 s'étendent sensiblement perpendiculairement à ce plan 4. Généralement, des arbres montés sur des paliers de ce type sont sollicités par des efforts tels que des charges radiales. Ces efforts sont principalement orientés suivant une direction D perpendiculaire à l'arbre à guider, direction à laquelle les perçages 5 et 6 sont sensiblement parallèles. Chacun des demi-paliers 2, 3 présente une surface concave 29, 39, respectivement. Lorsque les demi-paliers 2, 3 sont assemblés suivant le plan de joint 4, les surfaces concaves 29 et 39 viennent au regard l'une de l'autre et forment conjointement dans le palier 1 une portée interne et cylindrique. La portée obtenue par l'assemblage des surfaces 29 et 39 a la forme d'un cylindre qui s'étend parallèlement à l'axe X-X' défini plus haut. Cette portée cylindrique permet de loger et de guider en rotation autour de l'axe X-X' un arbre (non représenté). Suivant les exemples illustrés, un coussinet 7 en matériau à faible coefficient de frottement est interposé entre l'arbre et la portée de manière à réduire les frottements avec les pièces mobiles. Sur la figure 1, on voit bien que le coussinet interposé 7 s'étend sensiblement sur toute la largeur de la portée. La référence numérique 8 désigne une gorge qui s'étend suivant la périphérie de la portée formée par les surfaces 29 et 39, et au regard du centre de la surface externe du coussinet interposé 7. La gorge périphérique 8 est raccordée au niveau de sa partie inférieure 80c'est-à-dire la partie formée au centre du demi-palier 3à un conduit 9 d'amenée d'un liquide de lubrification tel que de l'huile. Le conduit d'amenée 9 s'étend à l'intérieur du demi-palier 3, radialement suivant la direction D. On comprend déjà que le liquide de lubrification est force, à l'aide de moyens conventionnels non représentés, depuis le conduit 9 jusqu'à la gorge périphérique 8. On remarque sur la figure 2 que le coussinet interposé 7 comporte deux orifices 7a et 7b qui s'étendent radialement au regard de la gorge 8, de manière à raccorder cette dernière à la surface cylindrique interne du coussinet 7 dans laquelle l'arbre est monté à rotation. Ces orifices 7a et 7b sont formés de part et d'autre d'un plan MM perpendiculaire au plan de joint 4 et qui comprend l'axe X-X'. Ces orifices permettent à un flux d'huile provenant du conduit d'amenée 9 et de la gorge 8 de s'écouler dans le jeu fonctionnel prévu entre l'arbre et le coussinet 7, afin de former un film de lubrification. Conformément à la présente invention, la gorge périphérique 8 présente, en section transversale, une aire sensiblement constante sur toute la longueur de cette dernière. Plus particulièrement, la profondeur P de cette gorge est notablement plus faible que sa largeur L à proximité du plan de joint 4, alors que dans la partie inférieure 80 de la gorge 8 et dans une partie supérieure 81 qui lui est diamétralement opposée, la profondeur P est plus importante que la largeur L. En d'autres termes, la profondeur P de la gorge est plus importante que sa longueur L dans la zone d'appui de l'arbre suivant laquelle sont orientés les efforts principaux sollicitant celui-ci. Suivant le premier mode de réalisation visible sur la figure 1, la variation de la profondeur P et de la largeur L de la gorge 8 s'effectue, suivant la périphérie de cette dernière, de façon évolutive et continue. La gorge périphérique 8 est venue de fonderie avec les demi-paliers 2 et 3. Afin d'obtenir une précision suffisante et d'éviter les déports qui constitueraient des entraves à un écoulement continu et faiblement turbulent de l'huile dans la gorge, les demi-paliers 2 et 3 sont réalisés de préférence par moulage sous-pression. Grâce à ce procédé, on peut aisément obtenir ne évolution parfaitement constante de la section de la gorge. Les avantages de la gorge conforme à l'invention sont les suivants. Dans la partie 80, la gorge 8 présente une largeur L minimale, de sorte que les principaux efforts qui sont appliqués à l'arbre suivant la direction D sont repartis sur une portion d'appui maximale du coussinet 7 sur la surface 39. On peut ainsi éviter le cisaillement du coussinet 7 sous l'effet de la charge appliquée à l'arbre. Par ailleurs, la profondeur P réduite de la gorge 8 à proximité du plan de joint 4 permet de réduire l'entraxe séparant les perçages 5 et 6, et d'ainsi limiter l'encombrement du palier. En outre, puisque les variations de profondeur P et de largeur L se font de façon évolutive et sans changement de l'aire de la section de la gorge, le liquide de lubrification qui est amené par le conduit 9 est canalisé jusqu'aux perçages 7a et 7b, quasiment sans turbulences, et sans avoir à affronter des d'étranglement lors de son écoulement. On a représenté sur les figures 2 et 3 un deuxième mode de réalisation du palier à gorge de section variable, conforme à l'invention. Dans le cas où les demi-paliers doivent être réalisés dans une pièce ne nécessitant pas une précision importante, telle qu'un carter de moteur à combustion interne, le moulage sous pression de ces pièces peut ne pas constituer une solution d'obtention économique. Aussi, si les demi-paliers sont réalisés par moulage en sable ou en coquille, il n'est pas souhaitable que la gorge 8 sot venue de fonderie avec les demi-paliers puisque ces méthodes risquent d'entraîner l'apparItion de déports ou d'imprécisions de la forme de la gorge qui seraient nuisibles à un écoulement sans turbulence du liquide dans celle-ci. A cet effet, les figures 2 et 3 illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention suivant lequel la gorge est obtenue par usinage de tronçons circulaires formant conjointement la gorge 8. Suivant l'exemple illustré, la gorge 8 est composée par deux paires de tronçons similaires 80, 81 et 82, 83. Chaque paire de tronçons présente une profondeur P et une largeur L différentes. Les tronçons circulaires 80 et 81 sont formés symétriquement au plan de joint 4 des paliers, de façon à s'étendre de part et d'autre du plan MM, c'est-à-dire avec le tronçon 80 faisant plus profondement saillie dans le demi-palier 3 et le tronçon circulaire 81 usiné plus profondement dans le demi-palier 2. Les tronçons 82 et 83 sont symétriques par rapport au plan MM, et s'étendent de part et d'autre du plan de joint 4.Comme on le voit bien sur la figure 2, chaque tronçon circulaire a un centre radialement décalé par rapport à l'axe X-X' autour duquel sont formées les surfaces 29 et 39 de la portée. Le tronçon circulaire 80 qui est principalement usiné dans le demi-palier inférieur 3 a son centre Ca décalé, dans le plan MM, vers la périphérie de la portée, de façon qu'il présente une profondeur maximale à proximité de l'intersection de la surface 39 et du plan MM. Ce tronçon circulaire 80 a une largeur L réduite et une profondeur P accrue. Comme on l'a dit plus haut, le tronçon 81 est symétrique du tronçon 80, c'est-à-dire est centré en Cb pour que sa profondeur maximale soit atteinte à proximité de l'intersection de la surface 29 et du plan MM. On comprend aisément que ces tronçons peuvent être obtenus par usinage à l'aide de fraises de forme ayant une épaisseur égale à la largeur L souhaitée, et en leur faisant effectuer une avance suivant le plan MM qui correspond à la distance entre l'axe X-X' et leurs centres respectifs Ca et Cb. Les tronçons circulaires 82 et 83 ont leurs centres respectifs Cc et Cd situés dans le plan de joint 4. Ces centres sont décalés vers la périphérie de la portée formée par les surfaces 29 et 39. Plus précisement, le centre Cc du tronçon circulaire 82 est décalé par rapport à l'axe X-X' vers le perçage 6, et le centre Cd du tronçon circulaire 83 est quant à lui décalé vers le perçage 5, symétriquement au centre Cc par rapport à l'axe X-X'. Ces tronçons circulaires 82 et 83 débouchent par leurs extrémités dans les tronçons 81 et 82, de manière à former avec ceux-ci une seule gorge désignée par la référence générale 8. Ces tronçons circulaires 82 et 83 sont réalisés avec une fraise de forme dont l'épaisseur est égale à la largeur L souhaitée, telle que celle visible à gauche sur la figure 3. On voit bien sur la figure 2 que les tronçons de gorge 82 et 83 font saillie moins profondement dans les demi-paliers 2 et 3 que les tronçons 80 et 81. Ces tronçons 82 et 83 présentent dont une profondeur P réduite (figure 2), et une largeur L plus importante que celle des tronçons 80 et 81. Il convient de noter ici que les tronçons 80, 81 et 82, 83 se chevauchent en quatre parties 11 de la gorge 8. Ainsi, dans ces parties 11, la diminution de l'aire de la section de l'un des tronçons est compensée par l'augmentation de l'aire de la section de l'autre. On a ainsi obtenu une gorge 8 de section à peu près constante sur toute sa périphérie. Par conséquent, cette gorge permet d'obtenir sensiblement les mêmes avantages que la gorge représentée sur la figure 1. On a donc obtenu conformément à l'invention un palier de guidage en rotation pour un arbre, dans lequel la présence d'une gorge permettant un écoulement de liquide canalisé et sans étranglement est obtenue sans pour autant augmenter les risques de cisaillement du coussinet interposé, et sans augmenter l'entraxe des vis de serrage des demi-corps formant ce palier. Il va de soi que la présente invention peut également s'appliquer à un palier de guidage en rotation sans coussinet. Dans ce cas, la gorge permettant l'alimentation en fluide de lubrification est étroite dans la zone d'appui de l'arbre suivant la direction des efforts prépondérants. Il est ainsi possible d'obtenir une surface de portée de l'arbre qui présente une aire d'appui importante, de sorte que le film d'huile formé entre le palier et l'arbre offre une résistance optimale. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Palier de guidage en rotation d'un arbre, tel que par exemple un vilebrequin, soumis à des efforts principalement orientés suivant une direction (D) perpendicularie à l'arbre, et du type comportant deux demi-corps (2, 3) assemblés, suivant un plan de joint (4) sensiblement orthogonal à ladite direction (D) et à l'aide de vis parallèles à celle-ci, de façon à présenter une surface interne et cylindrique (29, 39) formant portée pour l'arbre ou pour un coussinet interposé (7), une gorge périphérique (8) débouchant au centre de cette surface interne et étant raccordée à un conduit d'amenée (9) de liquide de lubrification, caractérisé en ce que l'aire de la gorge (8) en section transversale est sensiblement constante sur toute la périphérie de cette dernière, sa profondeur (P) étant notablement plus faible que sa largeur (L) à proximité dudit plan de joint (4) alors que dans la zone d'appui d'une section de l'arbre suivant laquelle sont orientés les efforts principaux, la profondeur (P) de la gorge (8) est plus importante que sa largeur (L). 2. Palier de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur (P) et la largeur (L) de la gorge précitée varient suivant la périphérie de la surface interne (29, 39) formant portée, de façon évolutive et continue. 3. Palier de guidage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la gorge périphérique (8) est venue de fonderie avec les demi-corps (2, 3) du palier (1). 4. Palier de guidage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gorge périphérique (8) est obtenue par moulage sous pression. 5. Palier de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge présente plusieurs tronçon annulaires (80, 81, 82, 83) réalisés par usinage et dont les centres respectifs (Ca, Cb, Cc, Cd) sont radialement décalés par rapport à l'axe de rotation (X-X') de l'arbre. 6. Palier de guidage selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque tronçon annulaire (80, 81, 82, 83) est réalisé à l'aide d'une fraise de forme appropriée présentant une épaisseur correspondant à-la largeur (L) du tronçon à usiner, l'avance de la fraise lors de l'usinage correspondant sensiblement à la profondeur (P) maximale du tronçon.