Brevet FR2799244A1 — publié le 20010406

VILEBREQUIN DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE MULTICYLINDRE La présente invention concerne les vilebrequins des moteurs à combustion interne multicylindres destinés notamment à équioer les vénicules automobiles. L'invention concerne plus particulièrement l'amélioration de la résistance mécanique des vilebrequins grâce une forme acaptée de leurs bras. Le vilebrequin ou arbre moteur d'un moteur à combustion !T.'-.!l t .:..cyl i:1dre reçoit la poussée des pistons par l'intermédiaire ces bielles et fournit un mouvement rotatif à partir des mouvements rectilignes alternatifs des pistons. Classiquement, le vilebrequin d'un moteur à combustion interne présente des percées d'axe ou tourillons placés en ligne destinées à venir tourner dans des paliers correspondants portés par le bloc-cylindres. Les manetons formant les axes des têtes de bielles sont solidaires des tourillons par des paires de bras s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du vilebrequin. Le vilebrequin est également pourvu de contrepoids servant à l'équilibrage statique et dynamique des équipages mobiles formés par les différents ensembles maneton-bielie-piston . Chaque contrepoids est porté par au moins l'un ces bras supportant le maneton correspondant, à l'opposé de ce dernier par rapport au tourillon. Les bras reliant les tourillons aux marierons doivent présentés des raideurs importantes pour limiter la déformation du vilebrequin en fonctionnement lorsque ce dernier est soumis à la pression des gaz et à la force centrifuge des bielles et des pistons. Faute de posséder une raideur suffisante, les bras tendent à fle@nir d'où une augmentation des frottements au niveau des paliers entraînant une baisse des prestations du moteur notamment en terme d'usure, de consommation et de bruyance. Classiquement, les profils ces faces externes des bras au droit axial des manetons se présentent sous des fermes géométriques simples : deux surface planes en dépouille ou ceux formes cylindriques convexes ou concaves en dépouille, avec parfois des nervures au plan ce joint. Ces solutions traditionnelles ne représentent pas toujours la meilleur prestation raideur/poids, avec pour inconvénient d'impliquer une masse supplémentaire au fonctionnement, donc un coût supérieur. La présente invention a donc pour objet unvilebrequin de moteur à combustion interne remédiant aux inconvénients de l'art antérieur précité en ce qu'il garantit une grande raideur des bras de liaison pour un poids réduit. Le vilebrequin selon l'invention est plus particulièrement destiné à équiper un moteur à combustion interne, il est constitué par un arbre présentant des tourillons, des manetcns réunis aux tourillons par des bras. Selon l'invention, le vilebrequin peur moteur à combustion interne est caractérisé en ce qu'au moins l'un des bras présente un cossage de rigidification, ce bossage s'étendant au droit du maneton correspondant en saillie sur la face externe du bras. Selon une autre caractéristique du vileorequin objet ce l'invention, le bossage est formé par une calotte sphérique. Selon une autre caractéristique du vilebrequin objet de l'invention, le diamètre de base de ladite calotte sphérique correspond sensiblement au deux tiers du diamètre du manetor. correspondant. Selon une autre caractéristique du vilebrequin objet de l'invention, la calotte sphérique est implantée à l'extrémité du bras de sorte que son cercle de base tangente la génératrice du maneton. Selon une autre caractéristique du vilebrequin objet de l'invention, le bossage se prolonge le long du bras en direction du tourillon par une nervure. Selon une autre caractéristique du vilebrequin objet de l'invention, la nervure présente une largeur comprise entre 0,3 et C,5 rois le diamètre de base du bossage. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après de différents modes de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face partielle d'un vilebrequin selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue similaire à la figure présentant une variante de réalisation du vilebrequin selon l'invention. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. En se reportant aux figures 1 et 2, or. a représenté un vilebrequin référencé 1, par exemple à cinq tourillons et quatre manetons destiné à équiper un moteur à combustion interne du type à quatre cylindres en ligne. Ce vilebrequin 1 est constitué par un arbre obtenu par fonderie ou par fcrgeage qui comprend des portées d'axe ou tourillons 2 placés en ligne et destinés à venir tourner dans des paliers correspondant du cartercylindres non figuré du moteur. chacun des manetons formant les axes des têtes de bielles sont solidaires des tourillons adjacents par des bras 4 s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du vilebrequin. Par ailleurs, tout ou partie des bras 4 sont munis de contrepoids 5 servant à l'équilibrage statique et dynamique des équipages mobiles formés par les différents ensembles maneton-bielle-pistcn. On a ainsi, en partant d'une extrémité ae l'arore, un tourillon extrême 2, puis un tourillon intermédiaire, puis un tourillon central, puis un tourillon intermédiaire et enfin un tourillon extrême. Entre ces 5 tourillons sono disposés manetons, un maneton extrême 3 puis deux manetcns intermédiaires à l3C degrés par rapport au maneton 3 et enfin le maneton extrême dans la même position que le maneton 3. Chaque maneton est réuni aux tourillons adjacents respectivement par une paire de bras s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du vilebrequin 1. L'équilibrage des équipages mobiles formés par les différents ensembles maneton-bielle-piston est opéré par les contrepoids 5 disposés respectivement sur toute ou partie des bras, ces contrepoids étant placés à l'opposé des manetons correspondants par rapport aux tourillons. Conformément à l'invention, tous les bras 4 du vilebrequin sont conformés pour offrir une grance raideur sans accroissement de poids. Pour ce faire chacun des bras 4, qui dans les exemples illustrés sont de ferme générale trapézoïdale, présente un renfort ae forme 3G2.ptée, répondant au plus juste besoin des forces locales. Ce renfort est défini par un bossage faisant corps avec le bras, bossage en forme de calotte sphérique Chacun des bras 4 est conformé pour présenté une face externe offrant ces flancs sensiblement plans ou encore cylincnque concaves, inclinés par rapport au plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin avec un angle a compris ce préférence entre 10 et 30 . Le renfort de forme sphérique 6 est ménagé au milieu du bras 4, sensiblement centré par rapport au plan de symétrie de ce dernier. Ce renfort 6 qui fait corps avec le bras 4 et qui est obtenu de préférence de moulage, présente à la base un diamètre s sensiblement égal au deux tiers :2:'3; du diamètre La calotte sphérique est implantée à 1 ' extrémité supérieure du bras (opposée au tourillon! de préférence, le cercle de case de la calotte est disposé de façon à tangenter la génératrice du maneton 3. L'épaisseur "e" de la calotte 6 en saillie à la surface du bras 4, est comprise de préférence entre 1 mm et 7 mm, de sorte que la distance entre la calotte 6 et le flanc du tourillon adjacent 2 reste supérieure à C,2 mm. De préférence également, la calotte 6 rejoint le bras 4 en formant une gorge de dégagement dont le rayon de raccordement est d'environ 4 mm de rayon. Selon la variante de réalisation représentée à la figure 3, la calotte sphérique est prolongée le long du bras 4 en direction du tourillon 2 par une nervure Cette nervure 7 présente une largeur "L" comprise environ entre 0,3 à 0,5 Os, le diamètre de la base de la calotte 6. Le profil de cette nervure est soit concave comme figuré, soit encore droit ou encore convexe. une telle nervure permet '3:rélicre.c:- l'effet du renfort sphérique 6 pour abaisser le niveau ce contrainte dans le bras. 3.:..en 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 sent effectuées suivant son esprit. Ainsi la calotte 6 peut ne pas être exactement sphérique, mais elliptique ou encore tronconique .... Ainsi seule une partie des bras du vilebrequin 1 peuvent être munis de bossages 6. REVENDICATIONS [1] Vilebrequin pour un moteur à combustion interne :r.ulticylindre, constitué par un arcre ,2 présentant des tourillons (2), ces manetcns '3i réunis auxdits tourillons par des cras (4), caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits bras '- présente un bossage (6) de rigidification, ledit bossage s'étendant au droit ou maneton 3 correspondant en saillie sur la faces externe cudit Ol:"a.s ,I. [2] Vilebrequin pour un moteur à combustion interne multicylindre selon la revend cation 1, caractérisé en ce que ledit bossage est formé par une calotte sphérique (6). [3] Vilebrequin pour un moteur à combustion interne multicylindre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre de base (#s) de ladite calotte sphérique (6) correspond sensiblement au deux tiers du diamètre (#m) du maneton correspondant (3). [4] Vilebrequin pour un moteur à combustion interne nulticylindre selon l'une quelconque des revencications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite calotte sphérique (6) est implantée à l'extrémité du bras (4) de sorte que son cercle de base tangente la génératrice du maneton (3). [5; Vilebrequin pour un moteur à combustion interne multicylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit bossage (6) se prolonge le long du bras (4) en direction du tourillon (2) par une nervure @ [6; Vilebrequin pour un moteur à ccmoustior. interne multicylindre selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite nervure présente une largeur (L) comprise entre 0,3 et 0,5 fors le diamètre de base dudit bossage (6).