Brevet FR2823279A1 — publié le 20021011

"Arbre d'équilibrage comportant des blocs d'équilibrage cylindriques réalisés par surmoulage" La présente invention concerne un arbre d'équilibrage d'un moteur à combustion interne. La présente invention concerne plus particulièrement un arbre d'équilibrage d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, du type qui est monté à rotation dans un carter contenant de l'huile et qui est lié en rotation au vilebrequin du moteur, du type qui comprend un arbre principal portant au moins un bloc d'équilibrage constitué d'une partie principale formant contrepoids, qui décale transversalement le centre de gravité de l'arbre d'équilibrage par rapport à son axe de rotation, et d'une partie complémentaire qui complète la partie principale pour conformer le bloc d'équilibrage en un cylindre principal coaxial à l'arbre principal, en vue d'empêcher que le contrepoids ne provoque l'émulsion de l'huile du carter lorsque l'arbre d'équilibrage est entraîné en rotation. Les moteurs à combustion interne comportent un vilebrequin qui est destiné à transformer la force du piston transmise par la bielle en une force circulaire de façon à produire un couple de rotation qu'il transmet au volant moteur et à l'embrayage. Pour ce faire, le vilebrequin comporte des tourillons qui sont alignés longitudinalement et qui lui permettent de reposer sur des paliers du carter du moteur. Le vilebrequin comporte aussi des manetons sur lesquels viennent s'articuler les bielles. Les tourillons et les manetons sont reliés les uns aux autres par des flasques appelés bras de manivelle. Les masses qui composent le vilebrequin ne sont pas uniformément réparties autour de son axe de rotation longitudinal Lorsqu'il est entraîné en rotation autour de son axe longitudinal qui correspond à l'axe des tourillons, le vilebrequin provoque des forces centrifuges et des couples qui sont obliques par rapport à l'axe de rotation longitudinal et qui provoquent des vibrations importantes du carter. Les vibrations sont préjudi- ciables à la durée de vie, notamment du vilebrequin et du carter du moteur, ainsi qu'au confort des passagers du véhicule. Pour résoudre ces problèmes, il est connu d'équilibrer le vilebrequin par un dispositif d'équilibrage de façon à éviter la production des couples obliques. Pour ce faire, le dispositif d'équilibrage peut comporter un ou plusieurs arbres d'équilibrage montés à rotation autour d'un axe longitudinal dans un carter contenant de l'huile de lubrification. L'arbre d'équilibrage est entraîné en rotation, par exemple par une roue dentée d'entraînement qui engrène avec la denture d'une roue dentée menante du vilebrequin. La forme de l'arbre d'équilibrage ainsi que la répartition de sa masse par rapport à son axe de rotation longitudinal permettent, lors de sa rotation, de produire des couples qui sont opposés à ceux produits par la rotation du vilebrequin, de façon à minimiser les vibrations du moteur. L'arbre d'équilibrage comporte généralement des demi cylindres coaxiaux à l'axe longitudinal de l'arbre d'équilibrage, formant contrepoids, qui sont réalisés par fonderie avec l'arbre. Lorsque l'arbre d'équilibrage est en rotation, les chocs des contrepoids contre la surface de la nappe d'huile contenue dans le carter provoquent une émulsion de l'huile ce qui est préjudiciable à une bonne lubrification du moteur. Pour résoudre ce problème il est connu de réaliser des pièces en matière plastique de forme complémentaire des contrepoids, donc en forme de demi cylindres, qui sont fixées au moyen de vis sur la face axiale sensiblement plane de chaque contrepoids. Chaque bloc d'équilibrage constitué d'un contrepoids et d'une pièce complémentaire a donc une forme cylindrique, ce qui permet d'éviter les remous à la surface de la nappe d'huile, lorsque l'arbre d'équilibrage est entraîné en rotation. Cette solution n'est pas totalement satisfaisante. En effet, il reste un résidu d'émulsion dans l'huile qui est dû au mauvais alignement des pièces complémentaires avec les contrepoids associés, en raison notamment des tolérances de fabrication des pièces complémentaires et des contrepoids. De plus, ce type de solution nécessite la gestion de l'approvisionnement de plusieurs pièces différentes, ce qui est préjudiciable au coût de fabrication des arbres d'équilibrages. En vue de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un arbre d'équilibrage du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la partie complémentaire est réalisée par surmoulage. Grâce à l'invention, les parties complémentaires sont parfaitement alignées avec les contrepoids associés. Les parties complémentaires selon l'invention permettent notamment de compenser les tolérances de fabrication des contrepoids. De plus, il n'est plus nécessaire d'insérer des vis et des écrous de fixation dans l'arbre d'équilibrage en vue d'assembler les parties complémentaires avec les contrepoids, ce qui diminue le coût de fabrication de l'arbre d'équilibrage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - lorsque le contrepoids a globalement la forme d'un secteur angulaire de cylindre, la partie complémentaire recouvre au moins toutes les surfaces axiales périphériques du contrepoids associé, de manière à former un cylindre principal de rayon extérieur supérieur au rayon extérieur du secteur angulaire de cylindre formé par le contrepoids ; - la partie complémentaire recouvre au moins une surface transversale d'extrémité axiale du contrepoids associé ; - la partie complémentaire est réalisée dans une matière plastique contenant des bulles d'air ; - la partie complémentaire comporte au moins une chambre fermée ; - la partie complémentaire est réalisée par injection et soufflage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle qui représente un arbre d'équilibrage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale, selon le plan de coupe 2-2 de la figure 1, qui représente l'arbre d'équilibrage de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective avec arrachement qui représente l'arbre d'équilibrage de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente un arbre d'équilibrage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe transversale, selon le plan de coupe 5-5 de la figure 4, qui représente l'arbre d'équilibrage de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 3 qui représente l'arbre d'équilibrage de la figure 4. On a représenté sur les figures 1 à 3 un premier mode de réalisation d'un arbre d'équilibrage 10 de moteur à combustion interne de véhicule automobile qui est réalisé conformément aux enseignements de l'invention. L'arbre d'équilibrage 10 est par exemple monté à rotation autour d'un axe A-A dans un carter (non représenté) contenant de l'huile et il est lié en rotation de manière classique à un vilebrequin (non représenté) du moteur en vue d'équilibrer la rotation de ce vilebrequin. L'arbre d'équilibrage 10 comporte un arbre principal 12 qui porte ici deux blocs d'équilibrage 13, sur deux tronçons distincts T1, T2 représentés sur la figure 1, de même longueur axiale. Chaque bloc d'équilibrage 13 est constitué d'une partie principale 14 formant contrepoids et d'une partie complémentaire 22 qui complète la partie principale 14 pour conformer le bloc d'équilibrage 13 en un cylindre principal 24 coaxial à l'arbre d'équilibrage 10. Les contrepoids 14 visent à décaler transversalement le centre de gravité de l'arbre d'équilibrage 10 par rapport à son axe de rotation A-A. Les contrepoids 14 ont ici la forme de demi cylindres, de rayon extérieur R1, qui sont coaxiaux à l'arbre principal 12 et qui sont agencés dans une même portion circonférentielle de l'arbre principal 12, c'est à dire que les deux contrepoids 14 sont alignés axialement. Le rayon extérieur R1 des demi cylindres formés par les contrepoids 14 est supérieur au rayon extérieur de l'arbre principal 12. On note que l'arbre principal 12 comporte ici un évidement 16 dans chaque tronçon T1, T2 portant un contrepoids 14. Chaque évidement 16 s'étend globalement sur toute la longueur axiale du tronçon associé T1, T2, et dans la portion circonférentielle de l'arbre principal 12 complémentaire de la portion circonférentielle portant le contrepoids associé 14. L'arbre principal 12 délimite, à chacune des extrémités axiales de l'évidement 16, une surface 18,20 incurvée vers l'intérieur de l'évidement 16. Classiquement, les contrepoids 14 sont réalisés d'une seule pièce avec l'arbre principal 12 par fonderie de métal, par exemple un alliage d'acier. Conformément aux enseignements de l'invention, la partie complémentaire 22 de chaque bloc d'équilibrage 13 est moulée sur le tronçon associé T1, T2 de l'arbre principal 12. Chaque partie complémentaire 22 recouvre la totalité des surfaces axiales périphériques du contrepoids associé 14, c'est à dire sa surface axiale cylindrique 26 et sa surface axiale sensiblement plane 28. Le rayon extérieur R2 de chaque cylindre principal 24 est donc supérieur au rayon extérieur R1 des demi cylindres formés par les contrepoids 14. De préférence, la longueur axiale du cylindre principal 24 est égale à la longueur axiale des contrepoids 14. Par conséquent, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, la partie complémentaire 22 ne recouvre pas les surfaces transversales d'extrémité axiale 30,32 des contrepoids 14. La matière constituant les parties complémentaires 22 doit être beaucoup plus légère que la matière constituant les contrepoids 14, de manière à minimiser le contre balourdage , c'est à dire le décalage transversal du centre de gravité de l'arbre d'équilibrage 10 vers son axe A-A. Dans le premier mode de réalisation représenté ici, les parties complémentaires 22 sont réalisées par moulage en injectant une matière plastique dans un moule. Avantageusement, selon une technique connue de plasturgie, on injecte des bulles d'air, ou d'un autre gaz, dans la matière plastique de manière à obtenir une mousse synthétique qui occupe un volume important pour une faible densité de matière. La réalisation des parties complémentaires 22 par moulage autour de chaque contrepoids 14 permet de réaliser des blocs d'équilibrage 13 parfaitement cylindriques. Comme les parties complémentaires 22 recouvrent toutes les surfaces axiales périphériques 26,28 des contrepoids 14, celles-ci ne nécessitent pas de traitement de finition tel qu'un usinage, ce qui diminue le coût de fabrication de l'arbre d'équilibrage 10. Sur les figures 4 à 6 on représenté un deuxième mode de réalisation d'un arbre d'équilibrage 10 conforme aux enseignements de l'invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, l'aspect extérieur de l'arbre d'équilibrage 10 est similaire à celui du premier mode de réalisation. Les parties complémentaires 34 sont moulées sur les contrepoids 14 de manière à former des blocs d'équilibrage 13 cylindriques de rayon extérieur R2. Le deuxième mode de réalisation se différencie du premier principalement par la structure des parties complémentaires 34 de l'arbre d'équilibrage 10. En effet, chaque partie complémentaire 34 comporte, dans la moitié du cylindre principal 24 qui est complémentaire du contrepoids 14 associé, une chambre fermée 36. La chambre 36 a ici globalement la forme d'un demi cylindre dont les parois 38 ont une épaisseur sensiblement constante. Ces parties complémentaires 34 sont obtenues par une technique connue d'injection et de soufflage, dite injection gaz , qui permet de réaliser une forme creuse en matière plastique. Selon cette technique, on injecte une quantité déterminée de matière plastique à l'intérieur d'un moule, puis on injecte une quantité déterminée de gaz à l'intérieur de la matière plastique, avant son durcissement, de manière à plaquer la matière plastique contre les parois du moule. Chaque partie complémentaire 34 est donc réalisée dans une matière plastique compatible avec cette technique de plasturgie. Comme dans le premier mode de réalisation, chaque contrepoids 14 comporte une couche de matière plastique sur sa surface cylindrique 26 et sur sa surface plane 28. Selon une variante de réalisation (non représentée) de l'invention, chaque partie complémentaire 22,34 recouvre les surfaces transversales d'extrémité axiale du contrepoids 14 associé. REVENDICATIONS 1. Arbre d'équilibrage (10) d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, du type qui est monté à rotation dans un carter contenant de l'huile et qui est lié en rotation au vilebrequin du moteur, du type qui comprend un arbre principal (12) portant au moins un bloc d'équilibrage (13) constitué d'une partie principale (14) formant contrepoids, qui décale transversalement le centre de gravité de l'arbre d'équilibrage (10) par rapport à son axe de rotation (A-A), et d'une partie complémentaire (22,34) qui complète la partie principale (14) pour conformer le bloc d'équilibrage (13) en un cylindre principal (24) coaxial à l'arbre principal (12), en vue d'empêcher que le contrepoids (14) ne provoque l'émulsion de l'huile du carter lorsque l'arbre d'équilibrage (10) est entraîné en rotation, caractérisé en ce que la partie complémentaire (22,34) est réalisée par surmoulage. 2. Arbre d'équilibrage (10) selon la revendication précédente, du type dans lequel le contrepoids (14) a globalement la forme d'un secteur angulaire de cylindre, caractérisé en ce que la partie complémentaire (22,34) recouvre au moins toutes les surfaces axiales périphériques (26,28) du contrepoids associé (14), de manière à former un cylindre principal (24) de rayon extérieur (R2) supérieur au rayon extérieur (R1) du secteur angulaire de cylindre formé par le contrepoids (14). 3. Arbre d'équilibrage (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie complémentaire (22, 34) recouvre au moins une surface transversale d'extrémité axiale du contrepoids associé (14). 4. Arbre d'équilibrage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie complémentaire (22) est réalisée dans une matière plastique contenant des bulles d'air. 5. Arbre d'équilibrage (10) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie complémentaire (34) comporte au moins une chambre (36) fermée. 6. Arbre d'équilibrage (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie complémentaire (34) est réalisée par injection et soufflage.