Brevet FR2750166A1 — publié le 19971226

L'invention concerne un carter de vilebrequin d'exécution en deux parties, pour moteurs à combustion interne, comprenant une partie supérieure et une partie inférieure faites chacune d'un matériau à base d'alumi- nium. Dans le passé, des constructions en fonte grise ont fréquemment été employées pour les carters de vile- brequin de moteurs à combustion interne. Ces dernières années, on applique cependant de plus en plus des blocs- cylindres ou carters de vilebrequin en aluminium ou al- liage d'aluminium. Dans les deux types de constructions de carters de vilebrequin, les chapeaux des paliers prin- cipaux du vilebrequin sont fabriqués en acier ou en fonte nodulaire pour des motifs liés à la technique de réalisa- tion et d'utilisation des paliers lisses, en particulier parce que les alésages des paliers de vilebrequin s'évasent pendant le fonctionnement du moteur sous l'effet des forces appliquées et des températures. Des plaquettes d'arrêt ou de butée sont placées sur au moins un corps de palier du carter de vilebrequin afin de pouvoir guider axialement, c'est-à-dire dans le sens de la longueur du moteur, le vilebrequin en acier ou en fonte. Ces plaquettes peuvent être ce qu'on appelle des paliers binaires et possèdent généralement une portée en aluminium combinée à une coquille d'appui en acier. Grâce à ces plaquettes d'arrêt, incorporées dans le corps de palier, le vilebrequin pouvait s'appuyer axialement par l'intermédiaire des portées annulaires - situées aux extrémités d'un corps de palier - desdites plaquettes. Celles-ci sont notamment nécessaires aussi pour éviter des couples frottants inacceptables, comme par exemple acier/fonte grise ou fonte grise/fonte nodulaire. Par le document DE 26 35 061, on connait de tels segments de plaquettes d'arrêt en matériau massif ou composite pour paliers lisses. Depuis peu, on connaît aussi des constructions de carters de vilebrequin constituées de bâtis de cylindres-vilebrequin composés de deux parties en aluminium massif, appelés aussi "constructions à plaque d'appui" ("bed-plate"). La partie inférieure du carter de vilebrequin assure dans ce cas aussi la fonction d'un pont de paliers sous la forme de chapeaux de paliers de base reliés entre eux à la façon d'un cadre en échelle. Le but de l'invention est de créer, pour un carter de vilebrequin d'exécution en deux parties, com- prenant une partie supérieure et une partie inférieure qui sont faites chacune d'un matériau à base d'aluminium, un système simple et économique de paliers de butée pour un vilebrequin à supporter et à monter rotatif dans ce carter. Conformément à l'invention, on obtient ce ré- sultat par le fait que la partie inférieure du carter est réalisée à la façon d'un pont de paliers possédant plu- sieurs corps de paliers pour le support et le montage ro- tatif d'un vilebrequin, et avec formation, dans les faces latérales d'au moins un corps de palier de la partie in- férieure du carter, de portées servant de paliers de bu- tée pour le vilebrequin. Par la réalisation d'un carter de vilebrequin selon un mode de construction en aluminium massif et d'après le principe à "plaque d'appui" indiqué plus haut, les paliers de vilebrequin sont - contrairement au mode de construction conventionnel - entièrement entourés d'aluminium dans le carter. Ainsi, il n'est plus néces- saire, en particulier, d'employer des chapeaux de paliers en acier coulé, fonte grise ou fonte nodulaire. En raison de l'intégration selon l'invention des portées néces- saires à la formation d'une butée pour le vilebrequin dans la partie inférieure du carter, on fait l'économie de pièces de paliers ou de plaquettes d'arrêt séparées. Selon l'invention, il est tenu compte des portées re- quises dès la fabrication par coulée et il suffit ensuite d'effectuer un finissage pour former les portées de pa- liers lisses proprement dites. Conformément à l'invention, il suffit générale- ment de former chacune des portées pour moitié seulement dans la partie inférieure du carter, contrairement aux constructions selon l'état actuel de la technique, dans lesquelles on prévoit généralement, en supplément ou ex- clusivement, des pièces de paliers séparées pour la par- tie supérieure du carter. Un autre avantage de la réalisation selon l'in- vention des portées est que, si les portées sont seule- ment formées pour moitié, dans la partie inférieure du carter de vilebrequin, le contour du palier de butée forme un demi-cercle ouvert en haut (forme en "coquille" ou en cuvette collectrice), dans lequel s'accumule de l'huile de retour et qui assure de ce fait un bon grais- sage du palier. Il est en outre avantageux que contrairement à des plaquettes d'arrêt séparées, la réalisation selon l'invention des portées pour les paliers de butée permet de réduire éventuellement de moitié la quantité d'huile de fuite du fait qu'un interstice de fuite tel que celui formé au dos des plaquettes d'arrêt est supprimé. La sé- curité de fonctionnement est ainsi accrue. Encore un autre avantage est que la butée "in- tégrée" apporte une sécurité et une facilité importantes dans le montage. Enfin, il n'est plus nécessaire de mettre en place, séparément et soigneusement, les pièces supplémentaires libres que sont les plaquettes d'arrêt, avec le risque qu'elles tombent ou se déplacent pendant le montage. A la différence des chapeaux de paliers conven- tionnels de carters de vilebrequin, la portée formée dans la partie inférieure du carter, de même que le palier de butée constitué par elle, sont appuyés bien plus rigide- ment à l'égard de forces axiales appliquées par le vilebrequin. En cas d'utilisation de chapeaux de paliers conventionnels, non intégrés dans la partie inférieure du carter, l'élasticité en flexion en direction axiale est relativement grande, d'o résulte une proportion relati- vement faible de portance dans le sens d'un palier de bu- tée. Il s'y ajoute que les portées intégrées selon l'invention permettent d'obtenir un jeu axial défini plus exactement du vilebrequin puisque les tolérances de pla- néité de plaquettes d'arrêt séparées sont éliminées. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe transversale par- tielle de la partie inférieure, réalisée selon l'inven- tion, d'un carter de vilebrequin; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue de dessus (partielle) prise suivant la flèche X de la figure 1; et - la figure 4 est une coupe analogue à celle de la figure 2, mais s'appliquant à un autre mode de réali- sation. Le carter de vilebrequin représenté est fonda- mentalement d'exécution connue, raison pour laquelle seu- lement sa partie inférieure 1 est montrée et sera décrite ci-après avec les éléments essentiels à l'invention. La partie inférieure 1 du carter comporte plusieurs corps de paliers 2 placés axialement à distance l'un de l'autre pour le montage rotatif d'un vilebrequin non représenté. Dans le but de former une butée de retenue axiale du vi- lebrequin, il suffit généralement de prévoir des paliers de butée sur les deux côtés d'un corps de palier 2. A cet effet, le contour brut de coulée (sous pression) de la partie inférieure 1 du carter, faite d'aluminium, possède déjà des portées en demi-anneau 3 et 4, dans lesquelles il peut déjà avoir été tenu compte de toutes les particu- larités typiques pour un palier lisse formant palier de butée. Il est simplement nécessaire d'affiner la sur- face perpendiculaire à l'axe longitudinal du vilebrequin par un usinage simple et superficiel afin de former de véritables portées de paliers lisses. Le contour brut peut être doté de manière simple de délimitations ra- diales des portées au niveau des rayons intérieurs et ex- térieurs de celles-ci. Les délimitations de portées 5 et 6 sont visibles sur la figure 2. Grâce à leur délimita- tion radiale, le contour et la conformation des portées 3 et 4 proprement dites peuvent être déterminés ou réalisés librement dans certaines limites. La surface à usiner pour former une portée 3 est marquée d'une hachure croisée sur la figure 1. On peut voir sur cette figure, comme sur la figure 3, que des rainures 7 et des creux de graissage à l'huile, s'étendant verticalement vers le bas, sont prévus dans les portées 3 et 4. Bien entendu, dans la pièce brute de coulée, les rainures doivent être suffisamment profondes pour que, après l'usinage des portées, les rainures de graissage 7 aient la profondeur requise. L'huile peut pé- nétrer d'en haut dans les rainures 7, ce qui procure un graissage encore meilleur du palier. Des chanfreins 8 à l'entrée et la sortie des portées 3 et 4 en démi-anneau, dans la zone du plan de joint du carter, optimisent en- core l'entrée et la sortie d'huile de la butée formée par les portées 3 et 4. Le chanfrein 8, dirigé vers l'inté- rieur par rapport au corps de palier 2 concerné, est chaque fois orienté vers le milieu de ce corps de palier et peut présenter un angle de 15 par exemple. les chan- freins 8 servent en outre de biseaux qui facilitent le montage du vilebrequin. Le rayage du palier de vilebre- quin est ainsi évité lors de la mise en place du vilebrequin. Comme on peut le voir sur la figure 2, le corps de palier 2 possède en bas une plus grande largeur qu'en haut, ce qui veut dire qu'il s'épaissit de haut en bas. On obtient de cette manière des faces en dépouille pour le démoulage de la partie inférieure 2 du carter après sa coulée. Le démoulage s'effectue dans ce cas vers le haut. A la différence de ce qui vient d'être décrit, la figure 4 montre un mode de réalisation selon lequel le corps de palier 2 possède dans sa partie supérieure une plus grande largeur que dans sa partie inférieure, ce qui crée des faces en dépouille pour un démoulage vers le bas. On peut voir également sur la figure 4, la- quelle montre aussi, partiellement, la partie supérieure 9 du carter de vilebrequin, que la largeur boT du corps de palier 2' de cette partie supérieure 9 du carter est plus petite que la largeur bUT de la partie inférieure 1. Ce choix des largeurs des corps de paliers évite des indéterminations statiques. Lors de l'assemblage de la partie supérieure 9 et de la partie inférieure 1 du carter, de faibles décalages axiaux peuvent apparaître entre elles. Le choix des largeurs des corps de paliers selon l'invention permet de "compenser" de tels décalages axiaux. A la différence du mode de réalisation selon la figure 2, selon lequel les portées 3, 4 sont formées dans une partie amincie ou en retrait du corps de palier 2, les portées 3, 4 selon la figure 4 sont formées dans des épaississements du corps de palier 2. REVENDICATIONS 1. Carter de vilebrequin d'exécution en deux parties, pour moteurs à combustion interne, comprenant une partie supérieure (9) et une partie inférieure (1) faites chacune d'un matériau à base d'aluminium, caractérisé en ce que la partie inférieure (1) du carter est réalisée à la façon d'un pont de paliers possédant plu- sieurs corps de paliers (2) pour le support et le montage rotatif d'un vilebrequin, avec formation, dans les faces latérales d'au moins un corps de palier (2) de la partie inférieure (1) du carter, de portées (3, 4) servant de paliers de butée pour le vilebrequin. 2. Carter de vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portées (3, 4) sont pourvues de délimitations radiales (5, 6). 3. Carter de vilebrequin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les portées (3, 4) sont pourvues de rainures de graissage à l'huile (7) formées dans les faces latérales du corps de palier (2). 4. Carter de vilebrequin selon une des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur du corps de palier (2) dans la partie inférieure (1) du carter est plus grande que la largeur du corps de palier (2') cor- respondant dans la partie supérieure (9) du carter. 5. Carter de vilebrequin selon une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que des chanfreins (8), dirigés vers l'intérieur par rapport au corps de palier (2), sont prévus à l'entrée des portées (3, 4), dans la zone du plan de joint du carter, les portées (3, 4) ayant une forme en demi-anneau. 6. Carter de vilebrequin selon une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la partie inférieure (1) du carter présente des faces en dépouille, pour le démoulage après la coulée, qui sont agencées de manière que la largeur des corps de paliers (2) augmente de haut en bas. 7. Carter de vilebrequin selon une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la partie inférieure (1) du carter présente des faces en dépouille, pour le démoulage après la coulée, qui sont agencées de manière que la largeur des corps de paliers (2) diminue de haut en bas.