Brevet FR2878590A1 — publié le 20060602

La présente invention concerne les paliers hydrodynamiques, et plus particulièrement les paliers hydrodynamiques pour les moteurs à combustion interne dont l'arbre est prévu pour tourner dans un seul sens. Les paliers hydrodynamiques comportent un arbre monté à rotation dans un coussinet, la surface d'une portion de l'arbre s'étendant en regard de la surface interne du coussinet. Les surfaces en regard sont généralement lisses et la lubrification de tels paliers est délicate puisqu'il est mal aisé de maintenir un film de substance lubrifiante entre les deux surfaces. Lorsque la vitesse de l'arbre par rapport au coussinet fixe s'accroît de façon importante, l'échauffement qui en résulte provoque une dilatation des matériaux et peut provoquer un grippage du palier. Afin de réaliser des paliers hydrodynamiques résistant au grippage, il a été imaginé de ménager des rainures de rétention d'huile dans le coussinet. Le document JP-08033259 divulgue un tel palier. Cependant, les rainures pratiquées dans le coussinet sont difficiles à réaliser, car elles sont constituées de deux parties: une première qui s'étend dans le sens de développement du palier, et une deuxième qui s'étend en direction du centre du palier. Un des objectifs de l'invention est de fournir un palier présentant des cavités de forme simple et qui augmentent la résistance au grippage. L'invention propose dans ce but un palier hydrodynamique de moteur à combustion interne lubrifié par de l'huile, le palier comportant un arbre monté à rotation dans un coussinet et prévu pour tourner dans un sens préférentiel, la surface d'une portion de l'arbre s'étendant en regard de la surface interne du coussinet; selon l'invention, la portion de l'arbre définit des cavités de forme ovoïde dont l'axe longitudinal est incliné d'un angle a par rapport à l'axe de développement du palier. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la portion de l'arbre peut comporter aux moins deux rangées de cavités réparties symétriquement par rapport à l'axe médian de son développé, - le volume est maximum dans la première moitié amont des cavités, - l'extrémité amont des cavités peut définir une arête vive à la surface de l'arbre, -l'extrémité aval des cavités peut venir tangenter la surface de l'arbre, -le fond des cavités peut être continu, - l'angle a peut être compris entre 0 et 45 degrés, de préférence 15 degrés, - le rapport entre la longueur et la largeur de la forme ovoïde peut être compris entre 20 et 1, de préférence 5, - le rapport entre la longueur et la profondeur maximale des cavités peut être compris entre 1000 et 10, de préférence 100, - la longueur des cavités peut être comprise entre 0,2 et 5 mm, de préférence 2 mm. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma général des composants du palier, la figure 2 est un schéma de l'arbre du palier, - la figure 3 est un développé de la portion de l'arbre définissant les cavités selon l'invention, - la figure 4 est un détail d'une cavité. Le palier est constitué, en référence à la figure 1, d'une base 1, d'un arbre 2 et d'un coussinet 3. Le palier est un palier hydrodynamique, c'est-à-dire qu'il est prévu pour fonctionner en barbotant dans de l'huile de lubrification. La base 1 définit un alésage recevant le coussinet 3. La base 1 peut comporter un chapeau de palier non représenté, dans le cas de palier hydrodynamique démontable radialement. L'alésage est alors définit par une moitié dans le chapeau de palier, et par une autre moitié dans le reste de la base. Le coussinet 3 peut être réalisé en deux parties demi-circulaires dont le diamètre extérieur correspond au diamètre de 5 l'alésage de la base 1. En référence aussi à la figure 2, l'arbre 2 comporte une portion 4 dont la surface s'étend en regard de la surface intérieure du coussinet 3. Cette portion 4 a une largeur correspondant à la largeur du coussinet 3. L'arbre 2 est monté à rotation dans le coussinet 3, et il est prévu pour tourner préférentiellement dans un seul sens. Les flèches des figures représentent le sens de rotation de l'arbre 2 ou le sens de déplacement correspondant au sens de rotation de l'arbre 2. Selon l'invention, cette portion 4 définit des cavités 5 de forme ovoïde. Ces cavités 5 sont inclinées par rapport au sens de déplacement. En référence aussi au développé de la portion 4 représenté à la figure 3, l'axe longitudinal de chaque cavité 5 est incliné d'un angle a par rapport à l'axe de développement du palier, ou de l'axe médian de la portion 4. L'angle a est ouvert en direction du sens de déplacement du développé, de sorte que l'huile qui pénètre dans la cavité 5 soit redirigée vers le centre du palier. L'angle a est compris entre 0 et 45 degrés. II peut être de préférence de 15 degrés. La portion 4 de l'arbre 2 contient deux rangées de cavités 5 réparties symétriquement par rapport à l'axe médian 6 de son développé. Chaque rangée est répartie d'un côté de l'axe médian 6. La portion 4 peut contenir des rangées supplémentaires en fonction de la largeur du palier, et de préférence un nombre pair, chaque moitié étant située symétriquement d'un côté de l'axe médian 6, de sorte que l'extrémité amont de chaque cavité 5 soit dirigée vers l'axe médian 6. En référence à la figure 4, chaque cavité 5 est de forme ovoïde, c'est-àdire ayant la forme d'un oeuf. Ces cavités 5 accroissent la portance et diminuent le cisaillement hydrodynamique du film d'huile qui se trouve entre la surface de la portion 4 et la surface interne du coussinet 3. Le volume est maximum dans la première moitié amont de la cavité 5, c'est à dire que la profondeur de l'empreinte est maximale au voisinage de la zone amont de chaque cavité, la zone amont étant la zone dirigée vers le côté extérieur du palier. L'extrémité amont de la cavité 5 définit une arête vive à la surface de l'arbre 2. L'extrémité aval de la cavité 5 vient tangenter la surface de l'arbre. Le fond de la cavité est continu, c'est à dire qu'il n'y a pas d'arêtes dans le fond, et que sa surface est continue pour ne pas perturber l'écoulement de l'huile dans les cavités 5. Cette architecture permet aux cavités 5 de recevoir l'huile, et de générer une pression d'huile à l'extrémité aval qui améliore la portance. Pour garantir un accroissement de la portance, le rapport entre la longueur a et la largeur b de la forme ovoïde est compris entre 1 et 20, et de préférence 5. De même, le rapport entre la longueur a et la profondeur maximale e est compris entre 10 et 1000, et de préférence 100. De même, la longueur a des cavités est comprise entre 0,2 et 5 mm, de préférence 2 mm. Le palier peut comporter des moyens amenant l'huile dans le palier, entre les surfaces de frottement de l'arbre et du coussinet, tels qu'ils sont connus de l'homme du métier. Par exemple, l'arbre peut comporter des perçages permettant à de l'huile sous pression de lubrifier les surfaces du coussinet 3 et de l'arbre 2 qui sont en contact lubrifié. Pour réaliser ces cavités, on pourra utiliser des procédés de formation d'empreintes par impacts laser, ou par moletage de la portion 4, en finissant par une étape de rectification de la surface de la portion 4. Revendications 1) Palier hydrodynamique de moteur à combustion interne lubrifié par de l'huile, le palier comportant un arbre (2) monté à rotation dans un coussinet (3) et prévu pour tourner dans un sens préférentiel, une la surface d'une portion (4) de l'arbre (2) s'étendant en regard de la surface interne du coussinet (3), caractérisé en ce que la portion (4) de l'arbre (2) définit des cavités (5) de forme ovoïde dont l'axe longitudinal est incliné d'un angle a par rapport à l'axe de développement du palier. 2) Palier hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion (4) de l'arbre (2) comporte aux moins deux rangés de cavités (5) réparties symétriquement par rapport à l'axe médian (6) de son développé. 3) Palier hydrodynamique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le volume est maximum dans la première moitié amont des cavités (5). 4) Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité amont des cavités (5) définit une arête vive à la surface de l'arbre (2). 5) Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité aval des cavités (5) vient tangenter la surface de l'arbre (2). 6) Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fond des cavités (5) est continu. 7) Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle ci est compris entre 0 et 45 degrés, de préférence 15 degrés. 8) Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rapport entre la longueur et la largeur de la forme ovoïde est compris entre 1 et 20, de préférence 5. 9) Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le rapport entre la longueur et la profondeur maximale des cavités (5) est compris entre 10 et 1000, de préférence 10. 10)Palier hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la longueur des cavités (5) est comprise entre 0,2 et 5 mm, de préférence 2 mm.