Brevet FR2930007A1 — 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\F:EN085FR.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. Selon l'invention, le vilebrequin comprend un tourillon, un moyen de collecte d'un lubrifiant s'échappant d'un palier de tourillon et un moyen de canalisation du lubrifiant s'échappant du palier de tourillon. Le moyen de collecte peut comprendre une poche pratiquée sur une joue du vilebrequin. Le moyen de canalisation peut comprendre un perçage. Le moyen de canalisation peut s'étendre sensiblement radialement de la poche à l'extrémité de la joue du vilebrequin. Le moyen de canalisation peut s'étendre selon un plan de symétrie de la joue. Le moyen de canalisation 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. 30 L'attelage mobile selon l'invention comprend un vilebrequin défini précédemment, une bielle et un piston. Il est caractérisé en ce que MS\REN085FR.dpt25 l'extrémité débouchant à la périphérie de la joue du vilebrequin se trouve 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. Le moteur thermique ou compresseur à piston selon l'invention comprend un viilebrequin défini précédemment ou comprenant un attelage mobile défini précédemment. 10 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 vilebrequin selon l'invention, vu de côté. La figure 2 est un schéma du premier mode de réalisation du vilebrequin, 20 vu de face. La figure 3 est un schéma du premier mode de réalisation du vilebrequin, vu de dessous. 25 La figure 4 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un vilebrequin selon l'invention, vu de face. La figure 5 est un schéma d'un troisième mode de réalisation d'un vilebrequin selon l'invention, vu de côté. MS\REN085FR.dpt 15 30 La figure 6 est un schéma du troisième mode de réalisation du vilebrequin, vu de dessous. 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 tourillon pour lubrifier le palier dans lequel tourne ce tourillon. Ce lubrifiant, une fois utilisé pour constituer un film lubrifiant dans le palier, fuit de part et d'autre de ce palier au niveau de la liaison du tourillon à la joue. Ainsi, du lubrifiant est centrifugé et projeté dans tout le bas carter. Cette centrifugation est soit directement: due au tourillon, soit aux joues de vilebrequin situées de part et d'autre du tourillon. 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 un moyen de canalisation du lubrifiant s'échappant du palier au niveau du tourillon, et plus généralement du lubrifiant impactant la joue du vilebrequin du côté où celle-ci est liée au tourillon. Le moyen de collecte comprend une poche 7a creusée dans la joue du vilebrequin. Cette poche est de MS\R.EN085FR.dpt préférence une légère dépression creusée dans la joue. Elle s'étend de préférence sur plus de la moitié de la surface de la joue constituant le contrepoids. Dans ce premier mode de réalisation, la joue s'étend jusqu'au tourillon. Du fond de la poche (zone de la poche la plus proche de l'extrémité du contrepoids) part tan moyen de canalisation du lubrifiant. Ce moyen comprend par exemple un perçage 8a débouchant dans la poche et à l'extrémité du contrepoids. Par exemple, les moyens de collecte et de canalisation peuvent être réalisés de manière à être symétriques par rapport au plan de symétrie 10 de la joue. Sous les effets du mouvement du vilebrequin, le lubrifant fuyant au niveau du tourillon a tendance à rnigrer vers le fond de la poche sous l'effet de forces centrifuges). Toujours sous l'effet de forces centrifuges, le lubrifiant a tendance à migrer vers l'extrémité du perçage débouchant à l'extrémité du contrepoids. Une fois l'extrémité du perçage atteinte, toujours sous l'effet de forces centrifuges, le lubrifiant est projeté dans le carter. Ces projections, représentées par une flèche sur la figure 1, ont lieu dans un plan défini principalement par l'extrémité du perçage et/ou sa conformation. 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 lb, représenté à la figure 4 diffère du premier mode de réalisation en ce que le perçage 8b est oblique, c'est-à-dire qu'il forme un angle non nul avec un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du vilebrequin. Ceci permet, si besoin, de mieux diriger les projections de lubrifiant vers l'axe du piston ou vers toute autre région à alimenter en lubrifiant. Cette solution est surtout MS\REN085FR.dpt utilisée lorsque la largeur du contrepoids est importante. Un troisième mode de réalisation de vilebrequin 1c, représenté aux figures 5 et 6 diffère du premier mode de réalisation en ce que le perçage 8c se situe en arrière du plan 10 de symétrie de la joue relativement à la direction du mouvement du vilebrequin. Selon la position de l'extrémité débouchante du perçage sur l'extrémité du contrepoids, l'impact du lubrifiant sur l'axe du piston ou sur le piston peut être plus tôt ou plus tardif par rapport au cycle moteur. 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 la poche 7d creusée dans la joue ne s'étend pas jusqu'au tourillon. Dans une variante de réalisation, plusieurs perçages peuvent être réalisés depuis la poche afin d'obtenir un arrosage à différents endroits sur le piston et/ou à différents moments du cycle moteur. Pour ce faire, les extrémités des perçages déboucheront à plusieurs endroits dans l'épaisseur du contrepoids et/ou à plusieurs endroits sur la périphérie du contrepoids. Enfin, les filets d'huile projetés permettent également un meilleur arrosage du piston et favorisent ainsi le refroidissement du piston. 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 30 et ainsi favoriser le refroidissement du piston. MS\REN085FR.dpt25 Dans le cas particulier d'un vilebrequin en fonte, la poche peut aussi être obtenue par fonderie. Elle peut alors être soit laissée brute soit être usinée 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. 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 système bielle-manivelle. MS\REN085FR.dpt Revendications: 1 . Vilebrequin (1 a ; 1 b ; 1 c ; 1d) comprenant un tourillon (3), un moyen (7a ; 713 ; 7c :; 7d) de collecte d'un lubrifiant s'échappant d'un palier de tourillon et un moyen de canalisation (8a ; 8b ; 8c ; 8d) du lubrifiant s'échappant du palier de tourillon. 2. Vilebrequin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de collecte comprend une poche (7a ; 7b ; 7c ; 7d) pratiquée sur une joue (4) du vilebrequin. 3. Vilebrequin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de canalisation comprend un perçage (8a ; 8b ; 8c ; 8d). 4. Vilebrequin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de canalisation s'étend sensiblement radialement de la poche à l'extrémité de la joue du vilebrequin. 5. Vilebrequin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de canalisation s'étend selon un plan de symétrie (10) de la joue. 6. Vilebrequin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de canalisation :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 1 à 6, une bielle et un piston, caractérisé en ce que l'extrémité débouchant à la périphérie de la joue du vilebrequin se trouve sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe de MS\REN085FR.dpt9 rotation du vilebrequin et passant entre un palier de pied de bielle et un palier de bossage de piston. 8. Moteur thermique ou compresseur à piston comprenant un 5 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\REN085FR.dpt