Brevet FR2930008A1 — publié le 20091016

La présente invention concerne un vilebrequin d'un système bielle-manivelle, en particulier un vilebrequin de moteur thermique. Elle concerne aussi un attelage mobile ou un moteur thermique ou un véhicule automobile comprenant un tel vilebrequin. Dans les moteurs thermiques d'entraînement de véhicules automobiles, les paliers de bossage de piston et de pied de bielle, permettant l'articulation des pistons par rapport aux bielles, sont devenus deux zones critiques en matière de fiabilité du fait de l'augmentation des pressions spécifiques (moteurs essence et Diesel) et des régimes de rotation (moteurs essence). Cette sévérisation des contraintes exige de s'assurer que l'alimentation en lubrifiant est suffisante pour permettre le bon fonctionnement des paliers. Une sous-alimentation de l'un de ces deux paliers peut entraîner un grippage de l'axe de piston et ainsi entraîner la destruction de l'attelage mobile. Contrairement aux paliers de vilebrequin qui sont alimentés en lubrifiant au niveau des manetons et des tourillons, le palier de bossage de piston et le palier de pied de bielle ne sont pas alimentés en lubrifiant par des conduites. Cependant, du lubrifiant arrive aléatoirement sous forme de projection de lubrifiant sur l'axe du piston. Une lubrification des paliers est ensuite assurée par un phénomène d'aspiration du lubrifiant stagnant sur l'axe du piston. Cette lubrification ne suffit pas à fournir aux paliers de bossage de piston et de pied de bielle un volume lubrifiant minimal nécessaire à leur bon fonctionnement. MS\REN086FR.dpt30 Le but de l'invention est de fournir un vilebrequin permettant d'obvier aux inconvénients identifiés précédemment et permettant d'améliorer les vilebrequins connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un vilebrequin présentant des moyens simples permettant d'améliorer la lubrification des paliers de bossage de piston et de pied de bielle et permettant notamment d'augmenter le volume de lubrifiant utilisé pour lubrifier ces paliers et d'améliorer cette lubrification quel que soit le fonctionnement du moteur. L'invention concerne aussi un moteur comprenant un tel vilebrequin. Le vilebrequin selon l'invention comprend un manneton et un moyen de collecte et de canalisation d'un lubrifiant s'échappant d'un palier de tête de bielle au niveau du maneton. Le moyen de collecte et de canalisation peut comprendre un canal pratiqué sur une joue du vilebrequin, une première extrémité du canal débouchant à la périphérie de la joue. Le canal peut s'étendre sensiblement radialement depuis le maneton. Le canal peut s'étendre sensiblement radialement depuis l'axe de rotation du vilebrequin. Le canal peut s'étendre selon un plan de symétrie de la joue. Le canal peut s'étendre, relativement au déplacement de la joue lors de la rotation du vilebrequin, en arrière d'un plan de symétrie de la joue. Selon l'invention, l'attelage mobile comprend un vilebrequin défini 30 précédemment, une bielle et un piston. II est caractérisé en ce que le fond du canal se trouve, au niveau de sa première extrémité, sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du MS\F.EN086FR.dpt 25 3 vilebrequin et passant entre un palier de pied de bielle et un palier de bossage de piston. Selon l'invention, le moteur thermique ou compresseur à piston 5 comprend un vilebrequin défini précédemment ou comprenant un attelage mobile défini précédemment. Le véhicule automobile selon l'invention comprend un moteur thermique défini précédemment. Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation d'un vilebrequin selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un 15 vilebrequin selon l'invention, vu de côté. La figure 2 est un schéma du premier mode de réalisation du vilebrequin, vu de face. 20 La figure 3 est un schéma du premier mode de réalisation du vilebrequin, vu de dessous. La figure 4 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un vilebrequin selon l'invention, vu de côté. La figure 5 est un schéma du deuxième mode de réalisation du vilebrequin, vu de face. La figure 6 est un schéma d'un troisième mode de réalisation d'un 30 vilebrequin selon l'invention, vu de face. MS\R.EN086FR.dpt 10 25 La figure 7 est un schéma d'un quatrième mode de réalisation d'un vilebrequin selon l'invention, vu de côté. Un premier mode de réalisation de vilebrequin la, représenté aux figures 1 à 3 comprend un tourillon 3 destiné à reposer dans un palier autour duquel il peut être animé d'un mouvement de rotation, un maneton 2 destiné à être monté en liaison pivot avec une tête de bielle et une joue 4 reliant le maneton au tourillon pour constituer une manivelle 6. Cette joue comprend un contrepoids 5 d'équilibrage la prolongeant au-delà du tourillon. Le tourillon, la joue et le maneton présentent des perçages permettant d'amener du lubrifiant, par exemple sous pression, jusqu'au maneton dans le palier de tête de bielle. Ce lubrifiant, une fois utilisé pour constituer un film lubrifiant dans le palier de tête de bielle, fuit de part et d'autre de ce palier au niveau de la liaison du maneton à la joue. Ainsi, du lubrifiant est centrifugé et projeté dans tout le bas carter. Cette centrifugation est soit directement due au maneton, soit aux joues de vilebrequin situées de part et d'autre du maneton. Dans le cas des joues de vilebrequin, le lubrifiant ruisselle le long des joues et est projeté une fois qu'il a atteint l'extrémité du contrepoids. Pour améliorer la lubrification, il est prévu sur le vilbrequin, et notamment sur la joue du vilebrequin, un moyen de collecte et de canalisation du lubrifiant s'échappant du palier de tête de bielle, et plus généralement du lubrifiant impactant la joue du vilebrequin du côté où celle-ci est liée au maneton. Ce moyen comprend un canal 7a réalisé sur la joue 5. Par exemple, il peut s'étendre du maneton à l'extrémité du contrepoids. Il peut être réalisé selon le plan de symétrie 10 de la joue. MS\REN086FR.dpt Sous les effets du mouvement du vilebrequin, une partie du lubrifant présent sur la face de la joue va avoir tendance à migrer vers le canal 7a selon une direction ayant une composante radiale (due à des forces centrifuges) et une composante orthoradiale opposée au mouvement (due à des effets aérodynamiques). Une fois dans ce canal, le lubrifiant a tendance à migrer vers l'extrémité du canal en suivant celui-ci sous l'effet de forces centrifuges. En effet, les parois latérales du canal empêchent au lubrifiant d'en sortir. Ainsi, on voit que le canal permet d'une part de collecter du lubrifiant et, d'autre part, de le guider ou de le canaliser vers l'extrémité du contrepoids. Une fois l'extrémité du canal atteinte, toujours sous l'effet de forces centrifuges, le lubrifiant est projeté dans le carter. Ces projections, représentées par des flèches sur la figure 1, ont lieu dans un plan défini principalement par le fond du canal et/ou par la conformation de celui-ci au niveau de son extrémité. Ce plan est au moins sensiblement confondu avec un plan perpendiculaire au vilebrequin et passant entre des paliers de pied de bielle et de bossage de piston de manière à ce que le lubrifiant projeté impacte l'axe du piston. Un deuxième mode de réalisation de vilebrequin 1 b, représenté aux figures 4 et 5 diffère du premier mode de réalisation en ce que le canal 7b n'est pas réalisé jusqu'au maneton. Par exemple, ce canal peut débuter sensiblement au niveau de l'axe de rotation du vilebrequin. Avantageusement, un chanfrein est pratiqué en début de rainure pour permettre une meilleure collecte de l'huile. Ce deuxième mode de réalisation peut notamment permettre une meilleure tenue en fatigue du vilebrequin (celui-ci n'étant pas modifié au niveau des gorges de galetage ou des congés du maneton). Un troisième mode de réalisation de vilebrequin 1c, représenté à la figure MS\REN086FR.dpt 6 diffère du premier mode de réalisation en ce que le canal 7c débute au niveau d'un congé du maneton, le canal 7a du premier mode de réalisation débutant au niveau d'une gorge de galetage du maneton. En effet, l'invention peut être appliquée à un vilebrequin ayant des manetons comprenant des congés de raccordement aux joues ou à un vilebrequin ayant des manetons comprenant des gorges de galetage. Un quatrième mode de réalisation de vilebrequin Id, représenté à la figure 7, diffère de l'un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits en ce que le canal 7d se situe en arrière du plan 10 de symétrie de la joue relativement à la direction du mouvement du vilebrequin. Le canal peut être pratiqué de manière à ce que son extrémité débouche plus ou moins en avant ou en arrière du plan 10 afin de favoriser un impact plus tôt ou tardif du lubrifiant sur l'axe du piston par rapport au cycle moteur. Grâce aux moyens décrits précédemment, les fuites de lubrifiant au niveau du maneton sont valorisées. Le lubrifiant projeté peut aussi permettre un meilleur arrosage du piston et ainsi favoriser le refroidissement: du piston. Dans tous les modes de réalisation précédents, le canal peut être usiné. Néanmoins, dans le cas particulier d'un vilebrequin en fonte, le canal peut aussi être obtenu par fonderie. II peut alors être soit laissé brut soit être usiné pour obtenir un meilleur écoulement du lubrifiant. Dans la description précédente, un seul maneton, une seule joue et un seul tourillon ont été décrits dans un but de simplification. Bien évidemment, l'invention s'applique aussi à un vilebrequin comprenant plusieurs manetons, plusieurs joues et plusieurs tourillons. MS\REN086FR.dpt En outre, l'invention a été décrite appliquée à un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Cependant, elle s'applique à tout attelage mobile et notamment à un attelage mobile de compresseur à pistons et 5 système bielle-manivelle. MS\RENO86FR.dpt Revendications: 1 . Vilebrequin (1 a ; 1 b ; 1c ; 1 cl) comprenant un manneton (2) et un moyen (7a ; 7b ; 7c ; 7d) de collecte et de canalisation d'un lubrifiant s'échappant d'un palier de tête de bielle au niveau du maneton. 2. Vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de collecte et de canalisation comprend un canal (7a ; 7b ; 7c ; 7d) pratiqué sur une joue (4) du vilebrequin, une première extrémité du canal débouchant à la périphérie de la joue. 3. Vilebrequin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal s'étend sensiblement radialement depuis le maneton. 4. Vilebrequin selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal s'étend sensiblement radialement depuis l'axe de rotation du vilebrequin. 5. Vilebrequin selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le canal s'étend selon un plan de symétrie de la joue. 6. Vilebrequin selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le canal s'étend, relativement au déplacement de la joue lors de la rotation du vilebrequin, en arrière d'un plan de symétrie de la joue. 7. Attelage mobile comprenant un vilebrequin selon l'une des revendications 2 à 6, une bielle et un piston, caractérisé en ce que le fond du canal se trouve, au niveau de sa première extrémité, sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du vilebrequin et passant entre un palier de pied de bielle et un palier de bossage de piston. MS\REN086FR.dpt: 8 5 8. Moteur thermique ou cornpresseur à piston comprenant un vilebrequin selon l'une des revendications 1 à 6 ou comprenant un attelage mobile selon la revendication 7. 9. Véhicule automobile comprenant un moteur thermique selon la revendication précédente. MS\REN086FR.dpt