Brevet FR2731054A1 — publié le 19960830

La présente invention concerne une bielle notamment pour moteur thermique, par exemple à combustion interne ou externe, et un véhicule automobile équipé de cette bielle. On connaît déjà une bielle pour moteur à explosion, schématiquement représentée sur la figure 1 des dessins annexés, du type comportant un corps central 1 se prolongeant à une extrémité par une partie dite tête de bielle 2 qui est articulée sur un maneton de vilebrequin (non représenté), et à l'autre extrémité par une autre partie dite pied de bielle 3 qui est articulée sur l'axe 4 d'un piston de cylindre 5 du moteur à explosion. Lorsque le vilebrequin est en une seule pièce, ce qui est le cas dans les moteurs à explosion, la tête de bielle 2 est prévue en deux parties pour permettre son montage sur le maneton de vilebrequin, la partie amovible ou chapeau 2a de la tête de bielle 2 étant par exemple fixée par boulon 6 au corps de bielle 1. Ce type de bielle en deux pièces présente toutefois comme inconvénient une dispersion de masse importante entre les bielles, une étape d'usinage de finition supplémentaire pour faire parfaitement concorder le chapeau de la tête de bielle avec le corps de bielle et un coût accru résultant de la multiplication des moules ou des opérations de forgeage pour fabriquer séparément les deux pièces de la bielle. On connaît également des bielles monoblocs qui sont montées sur un maneton de vilebrequin, mais ce type de bielle ne peut être utilisé avec des vilebrequins en une seule pièce. La présente invention a donc pout but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer nne bielle notamment pour moteur thermique qui soit de fabrication simple, de montage aisé sur un vilebrequin monobloc et qui soit de coût réduit. A cet effet, la présente invention a pour objet une bielle notamment pour moteur thermique, du type comportant un corps central se prolongeant à une extrémité par une partie dite tête de bielle et à l'autre extrémité par une autre partie dite pied de bielle, ladite bielle étant en au moins deux pièces reliées entre-elles par des éléments de serrage, caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux demibielles sensiblement identiques et destinées à être assemblées suivant un plan longitudinal de la bielle passant par les axes des orifices de pied de bielle et de tête de bielle, les deux demi-bielles étant aptes à basculer l'une par rapport à l'autre sur un axe d'articulation situé dans la zone distale du pied de bielle et en ce que l'un au moins des éléments de serrage est prévu dans la zone distale du pied de bielle pour maintenir les deux demi-bielles en contact même en cas de basculement de ces dernières sur l'axe d'articulation précité. Avantageusement, un biseau est formé en vis-à-vis dans la surface d'assemblage en regard de chacune des deux demibielles au niveau de l'extrémité distale du pied de bielle, de manière à former à l'intersection des biseaux avec les surfaces d'assemblage l'axe d'articulation précité. Chaque biseau précité peut présenter par exemple un angle d'inclinaison par rapport à la surface d'assemblage respective compris environ entre 5 et 120. L'inclinaison des biseaux par rapport à la surface d'assemblage détermine l'angle maximal d'ouverture des deux demi-bielles au niveau de la tête de bielle pour permettre le montage du maneton de vilebrequin, la dimension des deux pièces détermine l'effort de placage en fin de fermeture maximale subi par l'élément de serrage en position de bielle assemblée, et les biseaux servent aussi de butée stable de fin de course lors du basculement en position d'ouverture des deux demi-bielles par rapport à l'axe d'articulation précité. On peut également prévoir que l'axe d'articulation sépare la surface d'assemblage de chaque demi-bielle au niveau de l'extrémité distale du pied de bielle en une zone inférieure d'appui en position assemblée et en une zone biseautée supérieure servant de butée de fin de course en position d'ouverture de la bielle. Selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, chaque demi-bielle comporte un rebord en saillie extérieurement du pied de bielle à l'opposée de sa surface d'assemblage respective pour l'accrochage d'un élément de serrage élastique qui vient coiffer l'extrémité distale du pied de bielle. L'élément de serrage élastique précité peut être par exemple une agrafe recourbée à ses extrémités pour s'accrocher sur les rebords précités. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, chaque demi-bielle comporte un évidement sensiblement cylindrique ménagé dans le pied de bielle sensiblement parallèlement à sa surface d'assemblage et ouvert partiellement vers l'extérieur du pied de bielle, dans lequel évidement vient s'ajuster une extrémité de forme complémentaire d'un élément de serrage élastique. Dans ce cas, l'élément de serrage peut être un câble se prolongeant à ses extrémités longitudinales par une sphère ou un cylindre de forme adaptée à l'évidement cylindrique précité. En variante, l'élément de serrage élastique précité peut être une feuille métallique enroulée à ses extrémités longitudinales à la manière d'un cylindre. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, chaque demi-bielle a une protubérance qui fait saillie radialement dans l'orifice de pied de bielle à partir de l'extrémité distale du pied de bielle et au niveau de la surface d'assemblage, de sorte qu'en position de bielle assemblée, les deux protubérances en regard soient en contact et enserrées par un élément de serrage. L'élément de serrage peut être ici une bague élastique montée autour d'un axe traversant l'orifice du pied de bielle et comportant une lumière de forme complémentaire aux deux protubérances en position assemblée et d'épaisseur égale à la dimension radiale des protubérances dans ledit orifice, dans laquelle lumière viennent se loger les deux protubérances en position assemblée. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la lumière de la bague élastique a des dimensions légèrement inférieures à celles des deux protubérances en position assemblée pour établir une précontrainte. En variante, les protubérances forment en position assemblée une surface externe circulaire dont le rayon est supérieur ou égal à la distance la séparant de l'axe d'articulation précité et l'élément de serrage de ces protubérances est formé par un axe qui est reçu dans l'orifice de pied de bielle et présente un évidement de forme complémentaire auxdites protubérances, dans lequel évidement viennent se loger les deux protubérances en position de bielle assemblée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les autres éléments de serrage des deux demi-bielles sont au moins au nombre de trois et relient ces dernières de part et d'autre de l'orifice de tête de bielle et dans la zone proximale du pied de bielle. La présente invention vise également un véhicule automobile comportant un moteur thermique ayant au moins une bielle telle que définie ci-dessus, dont la tête de bielle est articulée sur un maneton de vilebrequin et dont le pied de bielle reçoit l'axe d'un piston. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, donnés uniquement à titre d'exemple illustratif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue partielle, schématique et en perspective d'une bielle à chapeau amovible de type connu - la figure 2 est une vue frontale d'un premier mode de réalisation de la bielle de l'invention en position démontée;; - la figure 3 est une vue partielle de l'une des demibielles de la figure 2, en position assemblée - la figure 4 est une vue suivant la flèche IV de la demi-bielle de la figure 3 - la figure 5 est une vue partielle et agrandie d'un détail de la figure 3, indiqué par la flèche V - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 2, mais représentant un autre mode de réalisation de la bielle de l'invention - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques illustrant deux variantes de réalisation d'un élément de serrage élastique pour le pied de bielle de la figure 6 - la figure 9 est une vue analogue à la figure 4, mais représentant encore un autre mode de réalisation de la bielle de l'invention - la figure 10 est une vue partielle et en coupe de la figure 9, suivant la ligne X-X ;; - la figure 11 est une vue de dessus de la bague élastique de serrage utilisée dans la bielle de la figure 10; - la figure 12 est une vue analogue à la figure 10, mais représentant une variante de réalisation de la bielle de l'invention - la figure 13 est une vue partielle et en coupe suivant la ligne XIII-XIII de la figure 12 ; et - les figures 14 et 15 sont des vues partielles et en coupe d'un moteur thermique de véhicule automobile équipé de la bielle de l'invention, représentant les tourillons du vilebrequin respectivement en position alignée et décalée par rapport à la ligne d'arbre. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2 à 5, la bielle de l'invention est constituée de deux demi-bielles 7 symétriques et identiques qui peuvent être obtenues à partir du même moule ou des mêmes opérations de forgeage. Les deux demi-bielles 7 sont destinées à être assemblées suivant un plan longitudinal de la bielle passant par les axes 8, 9 respectivement de l'orifice 10 de pied de bielle 3 et de l'orifice 11 de tête de bielle 2. Par exemple, trois alésages 12 sont formés à travers chaque demi-bielle 7 respectivement de part et d'autre de l'orifice 11 de tête de bielle 2 et au niveau de la zone proximale du pied de bielle 3. Au sens de l'invention, la zone proximale est celle qui est la plus proche du corps 1 de la bielle et la zone distale est celle qui est la plus éloignée du corps 1. On voit sur la figure 2 que le corps 1 de la bielle est évidé intérieurement en 13 pour réduire sa masse. Chaque demi-bielle 7 comporte sur son côté intérieur une surface d'assemblage ou de montage 7a plane et parallèle aux axes 8 et 9 précités, lesdites surfaces d'assemblage 7a de chaque demi-bielle 7 étant destinées à venir en contact serré l'une contre l'autre en position de bielle assemblée. On voit sur la figure 2 que la surface d'assemblage 7a est constituée de quatre tronçons de surface situés respectivement de part et d'autre des orifices 10 et 11 précités. Dans la zone distale du pied de bielle 3, c'est-à-dire au-dessus de l'orifice 10 sur la figure 2, une zone 14 (voir figure 5) est biseautée à partir de la surface d'assemblage 7a en formant un angle a par rapport à celle-ci et dirigée vers l'extrémité libre et l'extérieur du pied de bielle 3. Un axe d'articulation 15 est ainsi formé à l'intersection de la zone biseautée 14 et de la surface d'articulation 7a au niveau de l'extrémité distale du pied de bielle. Lors du basculement des deux demi-bielles 7 par rapport à l'axe d'articulation 15, la zone distale du pied de bielle 3 est maintenue en contact au moyen d'un élément de serrage adapté. Sur les figures 2 à 4, l'élément de serrage est formé par une agrafe élastique 16 recourbée à ses extrémités longitudinales pour s'accrocher sur des rebords 17 qui font saillie extérieurement du pied de bielle 3 à l'opposé de sa surface d'assemblage 7a, de sorte que l'agrafe élastique 16 vienne coiffer l'extrémité distale libre du pied de bielle 3. Une corne est représentée en 17a pour maintenir l'agrafe 16 sur la bielle lors de son montage initial. Les figures 6 à 8 représentent deux variantes d'un autre mode de réalisation de l'élément de serrage précité. A la place du rebord 17 précité, un évidement cylindrique borgne ou traversant 18 est ménagé dans le pied de bielle 3 sensiblement parallèlement à sa surface d'assemblage 7a et ouvert partiellement vers l'extérieur de la bielle, de sorte que dans cet évidement 18 vienne s'enchâsser l'extrémité d'un élément de serrage élastique. Dans la variante de la figure 7, cet élément de serrage est un ou plusieurs câbles 19 se prolongeant à ses extrémités longitudinales par une sphère 19a ou un cylindre 19b (représenté en traits mixtes) de forme complémentaire à l'évidement cylindrique 18 précité. Dans la variante de la figure 8, l'élément de serrage est une feuille métallique 20 enroulée à ses extrémités longitudinales qui viennent s'enchâsser dans l'évidement 18. Dans le mode de réalisation des figures 9 à 11, chaque demi-bielle 7 a une protubérance 21 qui fait radialement saillie dans l'orifice 10 du pied de bielle 3 à partir de son extrémité distale et au niveau de la surface d'assemblage 7a. En position de bielle assemblée, les deux protubérances 21 sont en regard et en contact de manière à être enserrées par un élément de serrage constitué d'une bague élastique 22 coaxiale et interne à l'orifice 10 précité qui vient s'adapter sur l'axe 4 d'un piston. La bague élastique 22 comporte une lumière 23 de taille correspondante à celle des deux protubérances accolées en position de bielle assemblée et a des dimensions telles que les protubérances soient intégrées par cette bague 2. On voit sur la figure 9 que la protubérance 21 de chaque demi-bielle 7 s'étend sensiblement au centre de l'orifice 10 sur une distance limitée de manière à ne pas affleurer au niveau des faces latérales opposées de la bielle. On voit aussi sur la figure 10 que chaque protubérance 21 s'étend sur un angle ss compris environ entre 200 et 350 à partir de la face de montage 7a et par rapport au centre 8 de l'orifice 10. Dans la variante illustrée sur les figures 12 et 13, la bague 22 est supprimée et sa fonction de retenue des protubérances est assurée par l'axe 4 lui-même qui comporte un évidement cylindrique circulaire longitudinal 24 formé à sa périphérie et dans lequel viennent se loger deux protubérances 21a du pied de bielle 3. Les protubérances 21a ont une surface circulaire convexe orientée vers l'orifice 10 de manière à permettre le basculement des deux demi-bielles 7 par rapport à l'axe d'articulation 15, alors que les protubérances 21 précitées ont une surface circulaire concave orientée vers l'axe 8 de l'orifice 10 et formée dans une embase légèrement en saillie dans l'orifice 10. Le centre de la surface circulaire convexe 21a peut être l'axe d'articulation 15, mais on peut également prévoir que le rayon de cette surface circulaire soit supérieur à la distance la séparant de l'axe d'articulation 15. Les figures 14 et 15 sont des vues schématiques et d'ensemble d'un moteur thermique de véhicule automobile équipé de la bielle de l'invention. On voit sur ses figures que la bielle 7,7, est articulée en son pied de bielle 3,3 sur l'axe 4 d'un piston 5 dont la trajectoire est rectiligne et verticale dans un cylindre de guidage 25 en sa tête de bielle 2,2 sur un maneton 26 de vilebrequin 27 qui en tournant lui fait subir un mouvement circulaire. Les défauts du vilebrequin 27 dus au balourd sont corrigés par exemple en ajoutant des poids d'équilibrage 28. L'ensemble vilebrequin 27 et bielle 7, 7 est logé dans un carter de cylindre 29 et un carter 30. On a représenté schématiquement en 31 un carter d'huile renfermant une pompe à huile 32. Au dessus du cylindre 25 est représenté schématiquement un bloc moteur 33. On va maintenant décrire l'assemblage de la bielle de l'invention dans un moteur du type représenté sur les figures 14 et 15. L'assemblage de la bielle de l'invention va être décrit en liaison spécifiquement avec le mode de réalisation de la figure 2, mais le principe de l'assemblage reste sensiblement le même pour les autres modes de réalisation. L'agrafe de maintien 16 est d'abord agrafée sur les rebords 17 du pied de bielle 3 qui est en position ouverte ou écartée (voir figure 2), les deux demi-bielles 7 étant en contact par l'intermédiaire des zones biseautées 14 du pied de bielle 3. L'agrafe de maintien 16 est montée en premier sur la bielle de l'invention car le pied de bielle 3 se trouve dans une zone non accessible du moteur située au dessus de l'axe 4 du piston (voir figure 14). Le pied de bielle 3,3 est alors enfilé par l'intermédiaire de son orifice 10 qui est légèrement entrouvert sur l'axe 4 du piston 5, l'angle d'ouverture 2a étant suffisant au niveau de la tête de bielle 2,2 pour permettre le passage du maneton 26 du vilebrequin 27. Lorsque le pied de bielle 3 est enfilé sur l'axe 4, les deux demi-bielles 7 sont refermées en appliquant dans la phase finale une force de plaquage au niveau de la tête de bielle 2 jusqu'à ce que les faces d'assemblage 7a des deux demi-bielles 7 soient en contact l'une avec l'autre. Lorsque les deux demi-bielles 7 sont amenées en contact l'une avec l'autre, il faut vaincre la force de rappel élastique exercée en traction par l'agrafe 16 au niveau du pied de bielle 3. Sur les figures 14 et 15, pour des raisons de clarté, on a omis de représenter l'élément de serrage de la zone distale du pied de bielle. En raison de la différence des bras de levier entre l'axe d'articulation 15 et d'une part la tête de bielle 2 et d'autre part l'extrémité libre du pied de bielle 3, la force à appliquer sur la tête de bielle 2 pour amener les deux demi-bielles en contact est nettement inférieure à la force de rappel élastique de l'agrafe 16 en position assemblée. Par exemple, pour un rappel élastique de l'agrafe 16 exerçant une force de plaquage de l'ordre de 1000daN sur la surface d'assemblage 7a de l'extrémité distale du pied de bielle 3, il suffit d'appliquer une force d'environ 17,5daN sur la tête de bielle 2 pour réunir les deux demi-bielles 7. I1 est alors possible (voir figure 14) de relier les deux demi-bielles 7 ensemble de part et d'autre de la tête de bielle 2 au moyen de goujons, boulons, vis ou analogues, par un accès direct, indiqué par la flèche D, au carter de cylindre 29. Pour relier ensemble les deux demi-bielles 7 au niveau de la zone proximale du pied de bielle 3, une lumière 29a peut être prévue à travers le carter 29. Dans le cas où une telle lumière n'est pas prévue, l'accès à cette zone proximale s'effectue indirectement, suivant les flèches I sur la figure 15, en faisant tourner le vilebrequin 27 hors de la ligne d'arbre jusqu'à ce que la jupe du piston 5 se dégage suffisamment en fin de course dans son cylindre 25 donnant ainsi accès à la vis ou boulon le plus près du pied de bielle. Bien que la présente invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Bielle notamment pour moteur thermique (33), du type comportant un corps central (1) se prolongenant à une extrémité par une partie dite tête de bielle (2) et à l'autre extrémité par une autre partie dite pied de bielle (3), ladite bielle étant en au moins deux pièces reliées entre elles par des éléments de serrage, caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux demi-bielles (7,7) destinées à être assemblées suivant un plan longitudinal (7a) de la bielle passant par les axes (8, 9) des orifices (10, 11) de pied de bielle et de tête de bielle, les deux demi-bielles étant aptes à basculer l'une par rapport à l'autre sur un axe d'articulation (15) situé dans la zone distale du pied de bielle, et en ce que l'un (16, 19, 20, 22, 4) au moins des éléments de serrage est prévu dans la zone distale du pied de bielle (3) pour maintenir les deux demi-bielles en contact même en cas de basculement de ces dernières sur l'axe d'articulation précité. 2. Bielle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un biseau (14) est formé en vis-à-vis dans la surface d'assemblage en regard (7a) de chacune des deux demi-bielles (7) au niveau de l'extrémité distale du pied de bielle (3), de manière à former à l'intersection des biseaux (14) avec les surfaces d'assemblage (7a) l'axe d'articulation (15) précité. 3. Bielle selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque biseau (14) présente un angle d'inclinaison par rapport à la surface d'assemblage respective (7a) compris environ entre 5 et 120. 4. Bielle selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que l'axe d'articulation (15) sépare la surface d'assemblage de chaque demi-bielle (7) au niveau de l'extrémité distale du pied de bielle (3) en une zone inférieure (7a) d'appui en position assemblée et en une zone biseautée supérieure (14) servant de butée de fin de course en position d'ouverture de la bielle. 5. Bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque demi-bielle (7) comporte un rebord (17) en saillie extérieurement du pied de bielle (3) à l'opposée de sa surface d'assemblage (7a) pour l'accrochage d'un élément de serrage élastique (16) qui vient coiffer l'extrémité distale du pied de bielle. 6. Bielle selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément de serrage élastique précité est une agrafe (16) recourbée à ses extrémités pour s'accrocher sur les rebords (17) précités. 7. Bielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque demi-bielle (7) comporte un évidement sensiblement cylindrique (18) ménagé dans le pied de bielle (3) et ouvert partiellement vers l'extérieur du pied de bielle, dans lequel évidement vient s'ajuster une extrémité de forme complémentaire d'un élément de serrage élastique (19, 20). 8. Bielle selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de serrage est un câble (19) se prolongeant à ses extrémités longitudinales par une sphère (19a) ou un cylindre (19b) de forme adaptée à l'évidement cylindrique précité (18). 9. Bielle selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de serrage élastique précité est une feuille métallique (20) enroulée à ses extrémités longitudinales à la manière d'un cylindre. 10. Bielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque demi-bielle (7) a une protubérance (21, 21a) qui fait saillie radialement dans l'orifice (10) du pied de bielle (3) à partir de son extrémité distale et au niveau de la surface d'assemblage (7a), de sorte qu'en position de bielle assemblée, les deux protubérances en regard soient en contact et enserrées par un élément de serrage (22, 4). 11. Bielle selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'élément de serrage est une bague élastique (22) montée autour d'un axe (4) traversant l'orifice (10) du pied de bielle (3), d'épaisseur égale à la dimension radiale des protubérances dans ledit orifice et comportant une lumière (23) de taille complémentaire aux deux protubérances (21) en position assemblée. 12. Bielle selon la revendication 11, caractérisée en ce que la lumière (23) de la bague élastique (22) a des dimensions légèrement inférieures à celles des deux protubérances (21) en position assemblée pour établir une précontrainte. 13. Bielle selon la revendication 10, caractérisée en ce que les protubérances (21a) forment en position assemblée une surface externe circulaire dont le rayon est supérieur ou égal à la distance la séparant de l'axe d'articulation (15) et en ce que l'élément de serrage des protubérances est formé par un axe (4) qui est reçu dans l'orifice (10) du pied de bielle (3) et présente un évidement (24) de forme complémentaire auxdites protubérances, dans lequel évidement viennent se loger les deux protubérances en position de bielle assemblée. 14. Bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les autres éléments de serrage (6) des deux demi-bielles (7) sont au moins au nombre de trois et relient ces dernières de part et d'autre de l'orifice (11) de tête de bielle (2) et dans la zone proximale du pied de bielle (3). 15. Véhicule automobile comportant un moteur thermique (33) ayant au moins une bielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la tête de bielle (2,2) est articulée sur un maneton (26) de vilebrequin (27) et dont le pied de bielle (3,3) reçoit l'axe (4) d'un piston (5).