Brevet FR2710114A1 — publié le 19950324

COUSSINET DE PALIER HYDRODYNAMIOUE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un coussinet de palier hydrodynamique pour moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un coussinet de palier hydrodynamique pour vilebrequin de moteur à combustion interne, adapté pour permettre une montée rapide en température de l'huile de lubrification. Le problème de la montée en température de l'huile de lubrification au démarrage des moteurs à combustion interne multicylindres se pose depuis longtemps à l'homme de l'art. En effet, la viscosité des huiles de lubrification classiquement utilisées varie avec la température. I1 en résulte qu'en phase de démarrage d'un moteur, l'huile encore froide a une viscosité relativement élevée entraînant une perte importante de la puissance absorbée par les frottements de l'équipage mobile (pistons, bielles et vilebrequin) et donc une diminution du rendement du moteur. Différentes solutions ont été développées pour tenter de résoudre ce problème. Des recherches ont ainsi été conduites sur les huiles, mais on ne connaît toujours pas d'huile dont la viscosité ne varie pas avec la température. On a également équipé le circuit de lubrification du moteur de moyens de chauffage rapportés pour accélérer la phase de montée en température de l'huile. On peut notamment citer le document EP-A-394.796 qui décrit la mise en place de résistances de chauffage directement dans le carter d'huile, ou encore le document EP-A-401.329 qui divulgue un filtre à huile chauffant. Toutefois ces dispositifs connus dans lesquels l'huile de lubrification est chauffée au droit du carter d'huile ont pour inconvénients, ou bien de nécessiter une très forte puissance électrique pour pouvoir fonctionner, ou bien de ne pas chauffer suffisamment rapidement l'huile pour éviter les frottements de l'équipage mobile au démarrage du moteur. Une autre approche développée par la Demanderesse consiste à limiter assez sensiblement le débit de l'huile alimentant les paliers du vilebrequin. La rotation du vilebrequin échauffe naturellement par frottement les paliers et donc l'huile présente dans ces derniers. En réduisant les fuites d'huile au niveau des jeux de fonctionnement, il est alors possible d'obtenir une montée rapide en température de l'huile des paliers du vilebrequin et donc de réduire rapidement les frottements de l'équipage mobile. Dans le document FR-A-2.674.905 déposé par la Demanderesse, on expose un procédé pour assurer la lubrification d'un vilebrequin de moteur à combustion interne, limitant les fuites d'huile, au niveau des surfaces de portée. Ce procédé consistant à étancher les jeux de fonctionnement des différentes surfaces de portée du vilebrequin, en disposant des moyens d'étanchéité autour des extrémités latérales des paliers tels que des joints à lèvre ou segments d'étanchéité reposant à la fois contre les faces latérales des paliers et contre le vilebrequin de façon à isoler l'espace où débouche les jeux. L'inconvénient majeur de cette solution, est qu'une fois les moyens d'étanchéité mis en place, on impose une limitation des fuites d'huile aux paliers dans toutes les phases de fonctionnement du moteur. Or dans certaines phases, hauts régimes, fonctionnement à chaud, il est souhaitable d'éviter une trop forte élévation de la température des paliers (bien que les huiles aient fait d'énormes progrès en matière de tenue en température) et donc d'avoir des fuites d'huiles suffisantes pour évacuer les calories et refroidir les paliers. Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un coussinet adapté, de conception relativement simple et économique, permettant une montée rapide de la température. Le coussinet selon l'invention est donc destiné à équiper un palier hydrodynamique de vilebrequin de moteur à combustion interne. Il comprend au moins une coquille cylindrique ou semicylindriqde présentant un alésage central destiné à recevoir de manière tournante une surface de portée correspondante du vilebrequin. Selon l'invention, le coussinet est caractérisé en ce que les extrémités latérales de la coquille sont aptes à se déformer en fonction de la température, de façon à réduire le jeu existant entre la coquille et la surface de portée au droit des extrémités latérales lors d'un fonctionnement à froid et à augmenter ce jeu à chaud. Selon une autre caractéristique du coussinet selon l'invention, la coquille est constituée par une pluralité de couches concentriques réalisées dans des matériaux présentant des coefficients de dilatations thermiques distincts, chacune de ces couches comportant à leurs extrémités latérales des entailles prédéfinies régulièrement réparties sur toute la périphérie. Selon une autre caractéristique du coussinet selon l'invention, la coquille comprend une couche extérieure réalisée en matériau à faible coefficient de dilatation thermique tel qu'un alliage FeNiCo, une couche intermédiaire en matériau à coefficient de dilatation de valeur moyenne tel qu'un acier extra-doux et une couche intérieure en matériau à coefficient de dilatation élevé tel qu'un acier inox, l'assemblage des différentes couches étant réalisé par colaminage à chaud de façon à obtenir la rectitude des génératrices de la coquille à la température de fonctionnement à chaud du moteur. Selon une autre caractéristique du coussinet selon l'invention, la coquille coopère avec des moyens d'isolation thermique du palier. Selon une autre caractéristique du coussinet selon l'invention, l'une des couches composant la coquille est réalisée en un matériau à faible coefficient de conduction thermique tel qu'un acier inox. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en coupe partielle transversale d'un palier de vilebrequin muni d'un coussinet selon l'invention la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 précisant le fonctionnement du coussinet. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Pour faciliter la lecture des dessins les mêmes éléments reçoivent les mêmes signes de référence d'une figure à l'autre. Le vilebrequin 2 d'un moteur à combustion interne du type multicylindre, comporte classiquement une succession de surfaces cylindriques de portée, tourillons et manetons, destinées à être montées tournantes dans' des paliers correspondants portés respectivement par le carter cylindres (définissant la ligne d'arbre) et par les bielles. Ainsi, le tourillon 4 figuré, est logé de manière tournante dans un palier 5 fixe du carter cylindres 2. Le logement du palier 5 est muni classiquement d'un coussinet 3. Le palier 5 et le coussinet 3 sont réalisés traditionnellement en deux parties pour permettre le montage du vilebrequin, ainsi le palier 5 est formé d'un demi palier supérieur porté par une nervure 1 du carter cylindres et d'un demi palier inférieur rapporté 6, encore appelé chapeau de palier. Le coussinet 3 se présente donc sous la forme de demi-coquilles cylindriques dont la surface destinée à venir en contact avec la partie tournante est revêtue d'une couche de métal antifriction. Ce métal est classiquement le régule ou le bronze au plomb. La lubrification du palier 5 est opérée par de l'huile sous pression amenée depuis la rampe principale d'arrivée d'huile au moteur, jusqu'au palier 5 du tourillon par un ajutage non figuré qui traverse la nervure du carter cylindres 1. Un perçage également non figuré prolonge cet ajutage à travers le coussinet 3 et amène l'huile au jeu de fonctionnement défini entre le coussinet 3 et le tourillon 4. Classiquement, une gorge pratiquée dans le coussinet permet une bonne répartition de l'huile autour du tourillon. Un canal percé à travers le vilebrequin relie ensuite le tourillon au maneton qui lui est adjacent. L'huile sous pression acheminée par le canal débouche au niveau du maneton et permet ainsi la lubrification du jeu de fonctionnement entre le maneton et le coussinet de tête de bielle. Conformément à l'invention le coussinet 3 présente la caractéristique d'avoir ses extrémités latérales 31,32 déformables avec la température pour générer un jeu de fonctionnement tourilloncoussinet "ef" au droit des extrémités réduit à froid, de l'ordre de 10 pm (figure 2) et un jeu plus important "ec" à chaud, de l'ordre de 30 Um (figure 1). Grâce à l'adaptation du jeu de fonctionnement aux extrémités du coussinet, suivant la température, il est possible de limiter les fuites d'huile dans la phase de fonctionnement à froid du moteur à froid. Un coussinet 3 de ce type peut être réalisé par exemple par l'empilement de couches de matériaux à coefficient de dilatation distinct s'étendant concentriquement et dont les extrémités axiales ont été préalablement cisaillées sur une longueur de quelques millimètres à intervalles réguliers sur toute la périphérie. L'assemblage du coussinet multicouche est opéré par colaminage de feuilles minces à surfaces rugosifiées, à une température donnée correspondant à celle de fonctionnement du moteur à chaud, de façon à obtenir pour cette température la rectitude des génératrices du coussinet. L déformation des extrémités axiales du coussinet est alors obtenue par la variation géométrique des extrémités des différentes couches par effet bilame. Selon un mode de réalisation non limitatif le coussinet 3 est réalisé à partir de trois couches distinctes. La couche intérieure, sur laquelle est appliquée le revêtement anti-friction au contact du tourillon 4, est réalisée par un acier inox, à coefficient de dilatation thermique élevé. La couche intermédiaire est en acier extradoux de coefficient de dilatation thermique moyen et la couche extérieure en alliage de type FeNiCo à faible coefficient de dilatation thermique. En utilisant un coussinet suivant l'invention, on obtient une montée rapide en température de l'huile présente dans les paliers sans recourir à des moyens de chauffage électriques rapportés, le simple frottement du tourillon 4 sur le coussinet 3 provoque naturellement le réchauffement de l'huile. La réduction du jeu aux extrémités produit par la rétractation à froid des extrémités 31,32 latérales du coussinet 3 suffit à limiter les fuites d'huiles sans augmenter sensiblement les frottements contrairement à une réduction du jeu opérée sur toute la longueur du coussinet. Lorsque le moteur s'échauffe, les extrémités 31,32 retrouvent leur position dans le prolongement des génératrices du coussinet 3, autorisant un passage suffisant pour assurer un débit conséquent d'huile qui assure le refroidissement du palier et empêche 'tout échauffement excessif. Le coussinet selon l'invention présente l'avantage supplémentaire en se rétractant lors du refroidissement du moteur d'emprisonner l'huile présente dans le palier et ainsi d'assurer au démarrage suivant, une présence suffisante d'huile dès les premières rotations du vilebrequin. La montée rapide en température de l'huile au démarrage est accélérée en isolant thermiquement le palier pour éviter la déperdition de chaleur à travers le carter cylindres ou à travers les bielles. Pour ce faire une solution consiste à utiliser un matériau à faible coefficient de conductibilité thermique pour réaliser au moins l'une des couches du coussinet 3, ce qui est le cas de la couche d'acier inox précité. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné 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. Ainsi il est possible de réaliser le coussinet avec des matériaux à mémoire de forme pour assurer la déformation des extrémités latérales avec la température. Ainsi l'isolation thermique des paliers peut être réalisée par des revêtements de surface côté carter ou côté vilebrequin, ou bien encore par des compositions ou des alliages adaptés constituant la matière même de ces organes. Ainsi un revêtement isolant peut être prévu sur le vilebrequin 8 au droit des tourillons et des manetons pour limiter les déperditions thermiques à travers ce dernier. REVENDICATIONS [1] Coussinet pour palier hydrodynamique (5) de vilebrequin de moteur à combustion interne, comprenant au moins une coquille cylindrique ou semi-cylindrique présentant (3) un alésage central destiné à recevoir de manière tournante une surface de portée correspondante (4) du vilebrequin, caractérisé en ce que les extrémités latérales (31,32) de ladite coquille (3) sont aptes à se déformer en fonction de la température, de façon à réduire le jeu (ef) existant entre la coquille et la surface de portée au droit des extrémités latérales (31,32) lors d'un fonctionnement à froid et à augmenter ce jeu (ec) à chaud. [2] Coussinet pour palier hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite coquille (3) est constituée par une pluralité de couches concentriques réalisées dans des matériaux présentant des coefficients de dilatations thermiques distincts, chacune de ces couches comportant à leurs extrémités latérales des entailles prédéfinies régulièrement réparties sur toute la périphérie. [3] Coussinet pour palier hydrodynamique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite coquille (3) comprend une couche extérieure réalisée en matériau à faible coefficient de dilatation thermique tel qu'un alliage FeNiCo, une couche intermédiaire en matériau à coefficient de dilatation de valeur moyenne tel qu'un acier extradoux et une couche intérieure en matériau à coefficient de dilatation élevé tel qu'un acier inox, l'assemblage des différentes couches étant réalisé par colaminage à chaud de façon à obtenir la rectitude des génératrices de ladite coquille à la température de fonctionnement à chaud du moteur. [4] Coussinet pour palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite coquille (3) coopère avec des moyens d'isolation thermique du palier (5). [5] Coussinet pour palier hydrodynamique selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que l'une des couches composant ladite coquille (3) est réalisée en un matériau à faible coefficient de conduction thermique tel qu'un acier inox.